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A adaptação e a evolução da pigmentação da pele humana cessaram?

A adaptação e a evolução da pigmentação da pele humana cessaram?


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Antes de fazer esta pergunta, leia

  • Por que a cor da pele humana refuta a seleção natural?

  • A cor da pele mais escura torna mais fácil viver sob o sol?

embora nenhum dos dois formulou a mesma pergunta ou forneceu a resposta para a presente pergunta.

Em Modern Human Diversity - Skin Color publicado pelo Museu Nacional de História Natural Smithsonian, o documento na parte pertinente declara

À medida que os primeiros humanos se mudavam para ambientes abertos e quentes em busca de comida e água, um grande desafio era se manter frio. A adaptação favorecida envolvia um aumento do número de glândulas sudoríparas na pele e, ao mesmo tempo, uma redução da quantidade de pelos no corpo. Com menos cabelo, a transpiração pode evaporar mais facilmente e resfriar o corpo com mais eficiência. Mas essa pele menos peluda era um problema porque estava exposta a um sol muito forte, especialmente em terras próximas ao equador. Como a forte exposição ao sol prejudica o corpo, a solução foi evoluir a pele permanentemente escura para se proteger dos raios mais nocivos do sol.

A pele mais escura das pessoas que viviam perto do equador foi importante na prevenção da deficiência de folato. Medidas de refletância da pele, uma forma de quantificar a cor da pele medindo a quantidade de luz que ela reflete, em pessoas ao redor do mundo apóiam essa ideia. Embora os raios ultravioleta possam causar câncer de pele, porque o câncer de pele geralmente afeta as pessoas depois de terem filhos, provavelmente teve pouco efeito na evolução da cor da pele porque a evolução favorece mudanças que melhoram o sucesso reprodutivo.

Há também um terceiro fator que afeta a cor da pele: os povos costeiros que comem dietas ricas em frutos do mar desfrutam dessa fonte alternativa de vitamina D. Isso significa que alguns povos do Ártico, como os povos nativos do Alasca e do Canadá, podem manter a pele escura mesmo em áreas de baixa radiação ultravioleta. No verão, eles recebem altos níveis de raios ultravioleta refletidos da superfície da neve e do gelo, e sua pele escura os protege dessa luz refletida.

Casos: populações de pele mais clara que migraram para regiões tropicais (por exemplo, menonitas em Belize, bôeres na África do Sul, belgas no Congo (RDC)) e populações de pele mais escura que migraram para regiões não tropicais (por exemplo, africanos na Grã-Bretanha, africanos na os estados do norte dos Estados Unidos e Alasca, e africanos no Canadá), onde as dietas das populações assumem as dietas que em parte levaram à pigmentação específica, e o sol aplica a mesma quantidade de luz (UV; outros espectros) à população como a população onde a pele mais escura ou mais clara se adaptou, ou evoluiu.

Dados os parâmetros fornecidos, um leigo pode concluir que deve ser capaz de migrar para uma região trópica ou não trópica específica do mundo, assumir a dieta que levou à produção de melanina e pigmentação da pele que o artigo afirma que influencia a adaptação ou evolução, e ao longo de N gerações fixas, ou um período de tempo desconhecido, embora, eventualmente, a pigmentação de sua pele se adapte ou evolua para a pigmentação desejada pelos planejadores populacionais; que a produção de melanina e a pigmentação da pele não são fixas, que a evolução e adaptação quanto à pigmentação da pele estão continuamente em curso na população humana na Terra por volta de 2019 dC - e a afirmação é capaz de ser reproduzida, observada e medida objetivamente usando o método científico.

Foram realizados estudos científicos que substanciam ou refutam por medição observável a teoria ou afirmam que o ambiente e a dieta têm um efeito na produção de melanina e na pigmentação da pele dentro do escopo de qualquer escala de tempo ("Uma geração, duas gerações, dez gerações, 10-20 gerações ")?


Adaptação da cor da pele humana em várias populações

Lian Deng Academia Chinesa de Ciências (CAS) Laboratório Principal de Biologia Computacional, Grupo de Pesquisa Independente Max Planck em Genômica Populacional, CAS-MPG Instituto Parceiro de Biologia Computacional (PICB), Instituto de Ciências Biológicas de Xangai, CAS Shuhua Xu Academia Chinesa de Ciências ( CAS) Laboratório de Biologia Computacional, Grupo de Pesquisa Independente Max Planck em Genômica Populacional, CAS-MPG Instituto Parceiro de Biologia Computacional (PICB), Instituto de Ciências Biológicas de Xangai, CAS


Resumo

A cor da pele é uma das formas mais evidentes pelas quais os humanos variam e tem sido amplamente usada para definir as raças humanas. Aqui, apresentamos novas evidências indicando que as variações na cor da pele são adaptativas e estão relacionadas à regulação da penetração da radiação ultravioleta (UV) no tegumento e seus efeitos diretos e indiretos na aptidão. Usando dados de sensoriamento remoto sobre os níveis de radiação UV, hipóteses sobre a distribuição das cores da pele dos povos indígenas em relação aos níveis de UV foram testadas quantitativamente neste estudo pela primeira vez.

Os principais resultados deste estudo são: (1) a refletância da pele está fortemente correlacionada com a latitude absoluta e os níveis de radiação UV. A maior correlação entre a refletância da pele e os níveis de UV foi observada em 545 nm, próximo ao máximo de absorção para oxihemoglobina, sugerindo que o principal papel da pigmentação da melanina em humanos é a regulação dos efeitos da radiação UV sobre o conteúdo dos vasos sanguíneos cutâneos localizados no derme. (2) As refletâncias da pele previstas desviaram-se pouco dos valores observados. (3) Em todas as populações para as quais os dados de refletância da pele estavam disponíveis para homens e mulheres, descobriu-se que as mulheres tinham pele mais clara do que os homens. (4) A gradação clinal da coloração da pele observada entre os povos indígenas está correlacionada com os níveis de radiação UV e representa uma solução de compromisso para os requisitos fisiológicos conflitantes de fotoproteção e síntese de vitamina D.

Os primeiros membros da linhagem hominídea provavelmente tinham um tegumento quase não pigmentado ou levemente pigmentado coberto com cabelo preto escuro, semelhante ao do chimpanzé moderno. A evolução de um tegumento nu, de pigmentação escura, ocorreu no início da evolução do gênero Homo. Uma epiderme escura protegia as glândulas sudoríparas de lesões induzidas por UV, garantindo assim a integridade da termorregulação somática. De maior importância para o sucesso reprodutivo individual foi que a pele altamente melanizada protegeu contra fotólise de folato induzida por UV (Branda & amp Eaton, 1978, Ciência201, 625-626 Jablonski, 1992, Proc. Australas. Soc. Zumbir. Biol.5, 455–462, 1999, Med. Hipóteses52, 581-582), um metabólito essencial para o desenvolvimento normal do tubo neural embrionário (Bower & amp Stanley, 1989, The Medical Journal of Australia150, 613-619 Medical Research Council Vitamin Research Group, 1991, The Lancet338, 31-37) e espermatogênese (Cosentino et al., 1990, Proc. Natn. Acad. Sci. EUA.87, 1431-1435 Mathur et al., 1977, Fertilidade, esterilidade28, 1356–1360).

Como os hominídeos migraram para fora dos trópicos, vários graus de despigmentação evoluíram para permitir a síntese de pré-vitamina D induzida por UVB3. A cor mais clara da pele feminina pode ser necessária para permitir a síntese das quantidades relativamente maiores de vitamina D3necessário durante a gravidez e lactação.

A coloração da pele em humanos é adaptativa e instável. Os níveis de pigmentação da pele mudaram mais de uma vez na evolução humana. Por causa disso, a coloração da pele não tem valor na determinação das relações filogenéticas entre os grupos humanos modernos.


Conclusões

No geral, a cor da pele humana é uma característica altamente variável e complexa como consequência da forte pressão de seleção e é controlada por múltiplos loci genéticos (resumidos na Tabela 1). A adaptação da cor da pele é um processo complexo porque diferentes populações têm mecanismos genéticos compartilhados e independentes envolvendo um grande número de genes com diferentes vantagens de efeito sobre o fenótipo. A adaptação da cor da pele também é um longo processo evolutivo influenciado por vários eventos genéticos populacionais históricos, até mesmo pré-históricos. Os estudos atuais fornecem informações abrangentes sobre o processo de seleção natural e os mecanismos de variação da cor da pele humana. Um recurso mais rico de sequências de genoma inteiro de alta cobertura e dados de fenótipo pode fornecer oportunidades para especular ainda mais um modelo preciso de arquitetura genética e efeitos genéticos no ambiente, e avançar nossa compreensão da pigmentação da pele em certos grupos étnicos menores, como caçadores-coletores e highlanders. Acreditamos que esses estudos podem enriquecer muito nosso conhecimento da história da evolução humana e elucidar a base genética de características complexas em humanos.


Reconhecimentos

Agradecemos a S. R. Granter, M. E. Bigby, H. A. Haynes, A. B. Kimball, J. Rees, A. J. Sober, R. Stern e H. Tsao pelos comentários e discussões úteis. Este trabalho foi financiado por doações do NIH e Doris Duke Charitable Foundation, e um Ruth L. Kirschstein National Research Service Award (J.Y.L.). D.E.F. é Distinguished Clinical Investigator da Doris Duke Charitable Foundation e Jan e Charles Nirenberg Fellow em Oncologia Pediátrica no Dana-Farber Cancer Institute.


Conclusões

As visualizações dos níveis e variação de UVB e UVA aqui apresentadas permitem a elaboração da natureza dos mecanismos seletivos envolvidos na evolução da variação da pigmentação da pele e, notadamente, a evolução dos fenótipos de bronzeamento em relação a níveis sazonalmente variáveis ​​de UVR. A pigmentação da pele é provavelmente um dos melhores exemplos de seleção natural agindo em uma característica humana. É o produto de dois clines opostos, um enfatizando a pigmentação constitutiva escura e fotoproteção contra altas cargas de UVA e UVB perto do equador (Figs. 1 e 2), e o outro favorecendo a pigmentação constitutiva de luz para promover a fotossíntese sazonal induzida por UVB de vitamina D3 perto dos pólos (7, 49). As latitudes intermediárias com suas cargas sazonalmente altas de UVB favoreceram a evolução de pessoas com pigmentação constitutiva moderada e capazes de se bronzear.

O curso de tempo para a elaboração da pigmentação na vida humana reflete sua importância na reprodução humana e, portanto, na evolução. Os bebês humanos nascem com uma pigmentação mais clara do que os adultos e desenvolvem seu nível máximo geneticamente determinado de pigmentação constitutiva apenas no final da adolescência ou início dos 20 anos (77), quando entram em seu período de pico de fertilidade. O potencial para o desenvolvimento de pigmentação facultativa também atinge seu pico durante o início da idade adulta. Na meia e na velhice, a pigmentação constitutiva enfraquece e o potencial de bronzeamento diminui devido ao declínio no número de melanócitos ativos (78).

A pigmentação da pele fornece um sistema modelo atraente para a compreensão e o ensino da evolução e deve ser promovida como tal. É facilmente visível e os mecanismos básicos que contribuem para isso são facilmente compreendidos. A pigmentação da pele cumpre os critérios para um modelo evolutivo de sucesso. Primeiro, ele foi produzido por um replicador imperfeito. A pigmentação é determinada pelo DNA da linha germinativa, que está sujeito a mutação. A pigmentação também está sujeita a variações hereditárias na transmissão epigenética devido à metilação diferencial do DNA e aos padrões meméticos extracorpóreos de herança devido a diferentes tradições culturais. Em segundo lugar, deve haver seleção por meio de sobrevivência diferencial de fenótipos. Para a pigmentação da pele, isso implica taxas de sobrevivência e reprodução diferenciadas de diferentes fenótipos sob diferentes regimes solares. Por último, a seleção natural deve ocorrer exclusivamente no tempo e no espaço para dar origem a mecanismos de isolamento. Na evolução da pigmentação da pele, o isolamento foi produzido por distância e dispersão, em vez de seleção sexual ou outros mecanismos. Assim, a pele humana é um modelo perfeito para demonstrar o mecanismo de evolução por seleção natural em cada uma de suas partes necessárias.

Antagonismo considerável em relação à evolução é baseado no entendimento comum da palavra “teoria” em seu sentido coloquial como um palpite. O fato de que as partes separadas da teoria podem ser aplicadas totalmente a uma característica humana facilmente compreensível deve ajudar ainda mais na aceitação da "teoria da evolução". A teoria da seleção natural de Darwin pode ser comparada à tentativa de Newton de explicar o movimento dos planetas em seu "Sobre o movimento dos corpos em uma órbita". O esforço de Newton deu origem ao Principia Mathematica e, eventualmente, às Leis do Movimento.


Na evolução humana, as mudanças na barreira da pele separaram os europeus do norte

A ideia popular de que os europeus do norte desenvolveram uma pele clara para absorver mais luz ultravioleta para que pudessem produzir mais vitamina D - vital para ossos saudáveis ​​e função imunológica - é questionada por pesquisadores da UC San Francisco em um novo estudo publicado online no jornal Biologia evolucionária.

Aumentar a capacidade da pele de capturar luz ultravioleta para produzir vitamina D é realmente importante, de acordo com uma equipe liderada por Peter Elias, MD, professor de dermatologia da UCSF. No entanto, Elias e colegas concluíram em seu estudo que as mudanças na função da pele como uma barreira aos elementos deram uma contribuição maior do que as alterações no pigmento da pele na capacidade dos europeus do norte de produzir vitamina D.

A equipe de Elias concluiu que as mutações genéticas que comprometem a capacidade da pele de servir como barreira permitiam que os europeus do norte de pele clara povoassem latitudes onde muito pouca luz ultravioleta B (UVB) para a produção de vitamina D penetra na atmosfera.

Entre os cientistas que estudam a evolução humana, é quase universalmente assumido que a necessidade de produzir mais vitamina D nas latitudes setentrionais levou a mutações genéticas que reduzem a produção do pigmento melanina, principal determinante do tom da pele, segundo Elias.

"Nas latitudes mais altas da Grã-Bretanha, Escandinávia e dos Estados Bálticos, bem como no norte da Alemanha e França, muito pouca luz UVB atinge a Terra e é o comprimento de onda chave exigido pela pele para a geração de vitamina D", disse Elias.

“Embora pareça lógico que a perda do pigmento melanina serviria como um mecanismo compensatório, permitindo mais irradiação da superfície da pele e, portanto, mais produção de vitamina D, essa hipótese é falha por várias razões”, continuou ele. "Por exemplo, estudos recentes mostram que humanos de pele escura produzem vitamina D após a exposição ao sol de forma tão eficiente quanto humanos com pigmentação clara, e a osteoporose - que pode ser um sinal de deficiência de vitamina D - é menos comum, ao invés de mais comum, em áreas escuras humanos pigmentados. "

Além disso, a evidência de um gradiente de sul a norte na prevalência de mutações da melanina é mais fraca do que para esta explicação alternativa explorada por Elias e colegas.

Em pesquisas anteriores, Elias começou a estudar o papel da pele como barreira à perda de água. Ele recentemente se concentrou em uma proteína de barreira cutânea específica chamada filagrina, que é quebrada em uma molécula chamada ácido urocânico - o mais potente absorvedor de luz UVB na pele, de acordo com Elias. "É certamente mais importante do que a melanina em peles levemente pigmentadas", disse ele.

Em seu novo estudo, os pesquisadores identificaram uma prevalência surpreendentemente maior de mutações inatas no gene da filagrina entre as populações do norte da Europa. Até 10 por cento dos indivíduos normais carregavam mutações no gene da filagrina nessas nações do norte, em contraste com as taxas de mutação muito mais baixas nas populações do sul da Europa, Ásia e África.

Além disso, as taxas mais altas de mutação da filagrina, que resultam na perda de ácido urocânico, estão relacionadas a níveis mais elevados de vitamina D no sangue. As variações dependentes da latitude nos genes da melanina não estão associadas de forma semelhante aos níveis de vitamina D, de acordo com Elias. Esta evidência sugere que as mudanças na barreira da pele desempenharam um papel na adaptação evolutiva do norte da Europa às latitudes do norte, concluiu o estudo.

No entanto, houve uma troca evolutiva para essas mutações de filagrina que enfraquecem a barreira, disse Elias. Os portadores de mutações têm tendência para pele muito seca e são vulneráveis ​​à dermatite atópica, asma e alergias alimentares. Mas essas doenças surgiram apenas recentemente e não se tornaram um problema até que os humanos começaram a viver em ambientes urbanos densamente povoados, disse Elias.

O laboratório do Elias demonstrou que a pele pigmentada oferece uma barreira cutânea melhor, o que ele diz ser extremamente importante para a proteção contra a desidratação e infecções entre humanos ancestrais que viviam na África Subsaariana. Mas a necessidade de pigmento para fornecer essa proteção extra diminuiu à medida que as populações humanas modernas migraram para o norte nos últimos 60.000 anos ou mais, disse Elias, enquanto a necessidade de absorver a luz UVB tornou-se maior, especialmente para aqueles humanos que migraram para o extremo norte atrás do recuo geleiras há menos de 10.000 anos.

Os dados do novo estudo não explicam por que os europeus do norte perderam a melanina. Se a necessidade de produzir mais vitamina D não causou a perda de pigmento, o que causou? Elias especula que, "Uma vez que as populações humanas migraram para o norte, longe do ataque tropical de UVB, o pigmento foi gradualmente perdido a serviço da conservação metabólica. O corpo não vai desperdiçar energia e proteínas preciosas para fazer proteínas de que não precisa mais."

Para o Biologia evolucionária estudo, rotulado como um "artigo de síntese" pelo jornal, Elias e co-autor Jacob P. Thyssen, MD, professor da Universidade de Copenhagen, mapeou os dados de mutação e mediu as correlações com os níveis de vitamina D. Laboratórios em todo o mundo identificou as mutações. Daniel Bikle, MD, PhD, professor de medicina da UCSF, forneceu conhecimentos sobre o metabolismo da vitamina D.


Como os europeus desenvolveram a pele branca

ST. LOUIS, MISSOURI—A maioria de nós pensa na Europa como o lar ancestral dos brancos. Mas um novo estudo mostra que a pele pálida, bem como outras características, como estatura e capacidade de digerir leite na idade adulta, chegaram à maior parte do continente há relativamente pouco tempo. O trabalho, apresentado aqui na semana passada na 84ª reunião anual da Associação Americana de Antropólogos Físicos, oferece evidências dramáticas da evolução recente na Europa e mostra que a maioria dos europeus modernos não se parecem muito com os de 8.000 anos atrás.

As origens dos europeus entraram em foco no ano passado, à medida que os pesquisadores sequenciaram os genomas de populações antigas, em vez de apenas alguns indivíduos. Ao comparar as principais partes do DNA dos genomas de 83 indivíduos antigos de sítios arqueológicos em toda a Europa, a equipe internacional de pesquisadores relatou no início deste ano que os europeus hoje são uma mistura de pelo menos três populações antigas de caçadores-coletores e agricultores que se mudaram para a Europa em migrações separadas nos últimos 8.000 anos. O estudo revelou que uma migração maciça de pastores Yamnaya das estepes ao norte do Mar Negro pode ter trazido línguas indo-europeias para a Europa há cerca de 4500 anos atrás.

Agora, um novo estudo da mesma equipe analisa ainda mais esses dados notáveis ​​para pesquisar genes que estavam sob forte seleção natural - incluindo características tão favoráveis ​​que se espalharam rapidamente por toda a Europa nos últimos 8.000 anos. Comparando os genomas europeus antigos com os genomas recentes do Projeto 1000 Genomes, o geneticista populacional Iain Mathieson, um pós-doutorado no laboratório do geneticista populacional David Reich da Universidade de Harvard, encontrou cinco genes associados a mudanças na dieta e na pigmentação da pele que sofreram forte resistência natural seleção.

Primeiro, os cientistas confirmaram um relatório anterior de que os caçadores-coletores na Europa não conseguiam digerir os açúcares do leite há 8.000 anos, de acordo com um pôster. Eles também notaram uma reviravolta interessante: os primeiros fazendeiros também não conseguiam digerir o leite. Os fazendeiros que vieram do Oriente Próximo cerca de 7800 anos atrás e os pastores Yamnaya que vieram das estepes 4800 anos atrás não tinham a versão do LCT gene que permite aos adultos digerir os açúcares do leite. Não foi até cerca de 4300 anos atrás que a tolerância à lactose varreu a Europa.

Quando se trata da cor da pele, a equipe encontrou uma colcha de retalhos de evolução em diferentes lugares e três genes separados que produzem pele clara, contando uma história complexa de como a pele europeia evoluiu para ser muito mais clara durante os últimos 8.000 anos. Presume-se que os humanos modernos que vieram da África para colonizar originalmente a Europa por volta de 40.000 anos tinham pele escura, o que é vantajoso em latitudes ensolaradas. E os novos dados confirmam que cerca de 8.500 anos atrás, os primeiros caçadores-coletores na Espanha, Luxemburgo e Hungria também tinham pele mais escura: eles não tinham versões de dois genes -SLC24A5 e SLC45A2—que levam à despigmentação e, portanto, pele pálida nos europeus de hoje.

Mas no extremo norte - onde os baixos níveis de luz favorecem a pele pálida - a equipe encontrou uma imagem diferente em caçadores-coletores: Sete pessoas do sítio arqueológico Motala, de 7.700 anos, no sul da Suécia, tinham ambas as variantes do gene da pele clara, SLC24A5 e SLC45A2. Eles também tinham um terceiro gene, HERC2 / OCA2, que causa olhos azuis e também pode contribuir para pele clara e cabelos loiros. Assim, os antigos caçadores-coletores do extremo norte já eram pálidos e tinham olhos azuis, mas os da Europa central e meridional tinham pele mais escura.

Então, os primeiros fazendeiros do Oriente Próximo chegaram à Europa eles carregavam os dois genes para pele clara. Ao cruzarem com os caçadores-coletores indígenas, um de seus genes de pele clara varreu a Europa, de modo que os europeus do centro e do sul também começaram a ter pele mais clara. A outra variante do gene, SLC45A2, estava em níveis baixos até cerca de 5800 anos atrás, quando atingiu alta frequência.

A equipe também rastreou características complexas, como altura, que são resultado da interação de muitos genes. Eles descobriram que a seleção favoreceu fortemente várias variantes do gene para estatura no norte e centro europeus, começando 8.000 anos atrás, com um impulso vindo da migração Yamnaya, começando 4.800 anos atrás. Os Yamnaya têm o maior potencial genético para ser mais altos do que qualquer uma das populações, o que é consistente com as medições de seus esqueletos antigos. Em contraste, a seleção favoreceu pessoas mais baixas na Itália e na Espanha a partir de 8.000 anos atrás, de acordo com o artigo agora postado no servidor de pré-impressão bioRxiv. Os espanhóis, em particular, diminuíram de estatura há 6.000 anos, talvez como resultado da adaptação a temperaturas mais frias e uma dieta pobre.

Surpreendentemente, a equipe não encontrou genes imunológicos sob intensa seleção, o que vai contra a hipótese de que as doenças teriam aumentado após o desenvolvimento da agricultura.

O artigo não especifica por que esses genes podem ter estado sob uma seleção tão forte. Mas a provável explicação para os genes de pigmentação é maximizar a síntese de vitamina D, disse a paleoantropologista Nina Jablonski, da Pennsylvania State University (Penn State), University Park, enquanto examinava os resultados do pôster na reunião. Pessoas que vivem em latitudes ao norte muitas vezes não recebem UV suficiente para sintetizar vitamina D em sua pele, então a seleção natural favoreceu duas soluções genéticas para esse problema - pele pálida em evolução que absorve UV de forma mais eficiente ou favorecendo a tolerância à lactose para ser capaz de digerir os açúcares e vitamina D encontrada naturalmente no leite. “O que pensamos ser uma imagem bastante simples do surgimento da pele despigmentada na Europa é uma colcha de retalhos emocionante de seleção à medida que as populações se dispersam nas latitudes do norte”, diz Jablonski. “Esses dados são divertidos porque mostram quanta evolução recente ocorreu.”

O geneticista antropológico George Perry, também da Penn State, observa que o trabalho revela como o potencial genético de um indivíduo é moldado por sua dieta e adaptação ao seu habitat. “Estamos obtendo uma imagem muito mais detalhada agora de como a seleção funciona.”


A evolução da pele humana e da cor da pele

▪ Resumo A pele humana é o aspecto mais visível do fenótipo humano. Ele se distingue principalmente por sua aparência nua, habilidades bastante aprimoradas para dissipar o calor do corpo através do suor e a grande variedade de cores de pele geneticamente determinadas presentes em uma única espécie. Muitos aspectos da evolução da pele humana e da cor da pele podem ser reconstruídos usando anatomia, fisiologia e genômica comparadas. O aumento da sudorese térmica foi uma inovação chave na evolução humana que permitiu a manutenção da homeostase (incluindo a temperatura constante do cérebro) durante a atividade física sustentada em ambientes quentes. Pele escura evoluiu pari passu com a perda de pelos do corpo e era o estado original do gênero Homo. A pigmentação da melanina é adaptativa e foi mantida pela seleção natural. Devido à sua instabilidade evolutiva, o fenótipo da cor da pele é inútil como marcador único de identidade genética. Na pré-história recente, os humanos tornaram-se adeptos de se proteger do meio ambiente por meio de roupas e abrigos, reduzindo assim o escopo da ação da seleção natural na pele humana.


Evolução da cor da pele em peixes e humanos determinada pela mesma maquinaria genética

Quando os humanos começaram a migrar para fora da África há cerca de 100.000 anos, a cor de sua pele mudou gradualmente para se adaptar a seus novos ambientes. E quando a última Idade do Gelo terminou há cerca de 10.000 anos, os ancestrais marinhos dos peixes esgana-gatas que viviam no oceano experimentaram mudanças dramáticas na coloração da pele enquanto colonizavam lagos e riachos recém-formados. Uma nova pesquisa mostra que, apesar do vasto abismo evolutivo entre os humanos e o peixe esgana-gata de três espinhos, as duas espécies adotaram uma estratégia genética comum para adquirir a pigmentação da pele que ajudaria cada espécie a prosperar em seus novos ambientes.

Os pesquisadores, liderados pelo investigador David Kingsley do Howard Hughes Medical Institute, publicaram suas descobertas na edição de 14 de dezembro de 2007 da revista Cell. Kingsley e o primeiro autor Craig Miller estão na Stanford University School of Medicine, e outros co-autores são da University of Porto em Portugal, da University of British Columbia, da University of Chicago e da Pennsylvania State University. eles dizem, pode revelar outras peças maleáveis ​​de maquinário genético que tanto peixes quanto humanos usaram para adaptação.

O stickleback se tornou o principal modelo de organismo para estudar a evolução por causa de sua extraordinária história evolutiva, disse Kingsley. "Sticklebacks sofreram uma das radiações evolutivas mais recentes e dramáticas da Terra", disse ele. Quando a última Idade do Gelo terminou, geleiras gigantes derreteram e criaram milhares de lagos e riachos na América do Norte, Europa e Ásia. Essas águas foram colonizadas pelos ancestrais marinhos do stickleback, que posteriormente se adaptaram à vida em água doce. "Isso criou uma infinidade de pequenos experimentos evolutivos, nos quais essas populações isoladas de peixes se adaptaram às novas fontes de alimento, predadores, cor da água e temperatura da água que encontraram nesses novos ambientes", explicou Kingsley.

Entre essas adaptações estavam novas colorações que ajudaram os peixes a se camuflar, distinguir espécies e atrair parceiros em seus novos ambientes. Até agora, no entanto, os cientistas não haviam entendido quais fatores genéticos impulsionavam as mudanças na pigmentação da pele.

As populações humanas também passaram por mudanças de pigmentação à medida que se adaptaram à vida em novos ambientes. As razões ecológicas para essas mudanças podem ser bastante diferentes das forças que impulsionam a evolução da pigmentação em sticklebacks, disse Kingsley. À medida que as populações humanas migraram da África para os climas do norte, a necessidade de pigmentação mais escura necessária para se proteger contra o intenso sol tropical diminuiu. Com a pele mais transparente à luz do sol, os humanos eram mais capazes de produzir vitamina D suficiente em seu novo clima.

Para começar a entender a base genética das mudanças na pigmentação da pele em peixes, Kingsley e seus colegas cruzaram espécies de esgana-gatas que tinham diferentes padrões de pigmentação e usaram marcadores genéticos e o mapa de sequência recentemente concluído do genoma do peixe para pesquisar o mecanismo que regula a pigmentação de esgana-gata. Eles procuraram por segmentos cromossômicos na prole que sempre estiveram associados à herança de brânquias e pele claras ou escuras. Por meio do mapeamento detalhado de um desses segmentos, Kingsley e seus colegas descobriram que um gene chamado Kitlg (abreviação de "Kit ligante") estava associado à herança da pigmentação. Kitlg foi um excelente candidato para regular a pigmentação porque as formas mutantes do gene correspondente em camundongos produzem mudanças na cor do pelo, disse Kingsley.

O gene Kitlg está envolvido em uma variedade de processos biológicos, incluindo desenvolvimento de células germinativas, desenvolvimento de células pigmentares e hematopoiese. Peixes de cor clara têm mutações regulatórias que reduzem a expressão do gene Kitlg nas guelras e na pele, mas não reduzem a função do gene em outros tecidos. "Ao alterar a expressão desse gene em um local específico do corpo, o peixe pode ajustar o nível de expressão desse fator em alguns tecidos, mas não em outros", disse Kingsley. "Isso permite que a evolução produza um grande efeito local em uma característica como a cor, preservando as outras funções do gene."

Os humanos também têm um gene Kitlg, e Kingsley e seus colegas se perguntaram se ele desempenhava um papel na regulação da pigmentação da pele humana. Uma pista que eles tiveram veio de pesquisas anteriores por outros grupos que revelaram que o gene Kitlg humano passou por diferentes mudanças entre diferentes populações humanas, sugerindo que é evolutivamente significativo.

Kingsley e seus colegas testaram se as diferentes versões humanas do gene Kitlg estão associadas a mudanças na cor da pele. Humanos com duas cópias da forma africana do gene Kitlg tinham pele mais escura do que pessoas com uma ou duas cópias da nova variante Kitlg, comum na Europa e na Ásia.

Sabendo que as pessoas também tinham uma pele mais clara quando migraram para o norte, Kingsley se perguntou se as mutações no mesmo gene eram responsáveis ​​pela pigmentação clara em pessoas que viviam em climas do norte. No norte, onde menos luz solar atinge o solo, as cores mais claras ajudam as pessoas a absorver luz solar suficiente para produzir vitamina D.

Kingsley e seus colegas coletaram DNA de pessoas com uma variedade de cores de pele para procurar alterações no Kit ligante gene. Com certeza, pessoas com pele mais clara tinham uma forma alterada do gene. Ele disse que esse gene não é o único que controla a cor da pele de uma pessoa, mas parece ser responsável por cerca de 20% das diferenças de pigmentação entre os descendentes de africanos e do norte da Europa.

"É o mesmo mecanismo genético entre organismos muito diferentes uns dos outros", disse Kingsley. Este gene é conhecido por produzir uma proteína que desempenha um papel na manutenção das células da pele dos melanócitos que controlam a pigmentação.

Em termos de como a evolução progride, esse gene seria uma grande concha de tinta que ajuda a diferenciar a cor da tinta da original. Mudanças genéticas adicionais são responsáveis ​​pela cor exata da pele de cada pessoa.

"Embora várias regiões cromossômicas contribuam para a característica complexa de pigmentação em peixes e humanos, identificamos um gene que desempenha um papel central nas mudanças de cor em ambas as espécies", disse Kingsley.

"Since fish and humans look so different, people are often surprised that common mechanisms may extend across both organisms," he said. "But there are real parallels between the evolutionary history of sticklebacks and humans. Sticklebacks migrated out of the ocean into new environments about ten thousand years ago. And they breed about once every one or two years, giving them five thousand to ten thousand generations to adapt to new environments."

Although modern humans arose in Africa, they are thought to have migrated out of Africa in the last 100,000 years. "Humans breed about once every 20 years, giving them about 5,000 generations or so to emerge from an ancestral environment and colonize and adapt to new environments around the world," Kingsley added. "So despite the difference in total years, the underlying process is actually quite similar. Whether it be fish or humans, there were small migrating populations encountering new environments and evolving significant changes in some traits in a relatively short time. And the genetic mechanisms that can produce these changes may be so constrained that evolution will tend to use the same sorts of genes in different organisms."

Kingsley and his colleagues are now exploring the genetic basis of other evolved traits in the stickleback that could find a parallel in humans. "And given the degree to which evolutionary mechanisms appear to be shared between populations and organisms, we're optimistic about finding the particular genes that underlie other recent adaptations to changing environments in both fish and humans," he said.


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The following video(s) are recommended for use in association with this case study.


    In this short video, Penn State University anthropologist Dr. Nina Jablonski walks us through the evidence that the different shades of skin color among human populations arose as adaptations to the intensity of ultraviolet radiation in different parts of the world. Running time: 18:58 min. Produced by: HHMI BioInteractive.


Assista o vídeo: The Evolution of Human Skin Pigmentation (Julho 2022).


Comentários:

  1. Artaxiad

    Sim, tudo pode ser

  2. Josu

    Eu acho que você está errado. Tenho certeza. Vamos discutir isso. Envie -me um email para PM, vamos conversar.

  3. Salem

    Esperar por.

  4. Thor

    Pensamento brilhante

  5. Khnum

    Você está cometendo um erro. Eu posso provar. Envie -me um email para PM, discutiremos.

  6. Stein

    Na minha opinião, eles estão errados.



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