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【科学一般】肌の色と代謝

本日も、りけいのりからお届けします。

 

本日は、少しセンシティブな内容について扱います。

ですので、あらかじめここでお断りします。

本記事は、人種差別やそれに類する行為を肯定するものではありません。 

 

あくまでも、肌の色をサイエンスの観点から考えてみます。

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構造式はビタミンD2を表します。

よくよく考えたら不思議ですよね。

  • 同じホモサピエンスなのに、肌の色が遺伝的に異なります。
  • 日サロに行って一時的に肌の色を変えることもできます。
  • そして、色と人間の心理は密接に結びついており、時として大きな社会問題を引き起こします。

さあ、サイエンスの色眼鏡で、肌を覗いてみましょう。

 

肌の色の由来

肌の構成

肌の色の科学は非常に複雑です。

肌といっても、

  • 表皮
  • 真皮層
  • 皮下組織

と、肌表面から体内にかけて、ミルフィーユのような構造をとっています。さらに、この層状構造中に、

  • 血管: 毛細血管、動脈、静脈
  • 汗腺や汗孔
  • 毛球や毛根

などなど、様々な要素が存在します1)。特に、体調と毛細血管の拡縮には深い関係があるので、結果として現れる血色が肌色にも大きな影響を与えます。

色素の正体と代謝による合成

それでは、肌色を決定する色素とは、どのようなものでしょうか。

一般的に、

  • メラニン色素: 表皮中
  • ヘモグロビン色素: 血液中

が肌色を決定すると言われています2)

 

今回の記事では、遺伝的要因により大きく量が変動する、メラニン色素に着目します。

 

メラニン色素は、化学的には次のような構造をとります3)

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メラニンの構造3)

なんだか、複雑そう...という印象を受けますね。

ただ、化学構造は、構造中の特徴を捉えることで、その性質を議論することができます。つまり、すべての原子に着目する必要が無い、ということです。

 

今回注目したいのは、

単結合 : 原子間を結ぶ一本の棒で表現されている

二重結合: 原子間を結ぶ二本の棒で表現されている

が交互に繰り返される構造です。

 

このように、単結合と二重結合が交互に繰り返されるような構造系を

共役系 (またはπ共役系)

といいます。色素には、必ずこの構造が含まれていていて、この構造の大小が色素の性質を決定する要因となっています。

 

メラニンには、ユーメラニンフェオメラニンが存在しており、それぞれ異なる色を示します。これらメラニンが肌に多く含まれると、肌の色は濃くなるということです。

 

メラニンは、メラノソームと呼ばれる部位にて生産されます。

人種によって肌色が異なるのは、このメラノソームの数と大きさが異なるためです4)

 

科学的に肌の色は、メラニンを生産するメラノソームの数と大きさにより変化する。

 

これは大事な事実です。

肌の色の本質的な違いは、たったこれだけの事なのです。

肌の色が、人間の性格や気質を反映するようなことはありません

肌の色とアフリカ起源説

肌の色が異なる原理については述べました。

それでは、肌の色が国や地域によって異なるのはなぜでしょうか。

 

ここでは、人類のアフリカ起源説を前提としてお話します。

1つの仮説としては、主に緯度と日照量が関係していると考えられています5)

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アフリカ起源説と日射量

日照は、人体におけるビタミンDの生成と深く関係しています。

 

 

ビタミンDの構造は冒頭の画像にて示しました。

ビタミンDの欠乏は、骨の変形が生じるくる病を引き起こし、生体に必要不可欠な栄養素です。このビタミンDは、コレステロールと紫外線の光化学反応によって、皮膚において生成されます5)

 

日照由来の紫外線がビタミンDを生成する

 

一方、紫外線は、可視光と比較して高エネルギーであり、過剰量の曝露は有害です。例えば、ビタミンB群の1つである葉酸は紫外線を強く吸収します。

日照由来の紫外線が葉酸(ビタミンB群)を破壊する

葉酸は、食物から摂取する必要があり、妊婦の方は意図的な摂取が必要な栄養素です。

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葉酸の構造とその機能

そうです。

日照は、人体に良くも悪くも働く曲者なのです。

そして、ここでメラニンの量、すなわち肌色の濃さが登場します。

 

肌色が濃いと、皮下への紫外線が吸収されることで...

されます。

 

日照量の多い低緯度地域では、紫外線量も多くなります。

この時、新たな生命の誕生と成育に必須である葉酸の保護をするヒトが、優先的に反映できます。すなわち、肌色の濃いヒトが繁殖に有利となります。

 

日照量の少ない低緯度地域では、紫外線量は少なくなります。

この時、肌色の濃いヒトが北上あるいは南下したとすると、保持するメラニン色素が多いために、十分なビタミンDの生成を行うことができません。

つまり、緯度が大きくなるほど、肌色の薄いヒトが繁殖に有利となります。

 

このように、環境要因による淘汰が起こることで、人の肌色は多様になったのです。

 

 

おわりに

 

 

今回の記事では、肌色と代謝についてのお話をしました。

 

  • 肌色はメラニン色素とヘモグロビン色素により決定される。
  • 多様な肌色は、日照量と代謝の関係により生まれたとする仮説が有力である。

 

ということで、早速、自分の肌を眺めてみましょう。

葉酸が分解され、ビタミンDの生成される化学反応が見えてきましたか?

 

参考文献

1) 鉅鹿 明弘 (2011), 肌色, テレビジョン, 1967, 21(8), 534-540, https://doi.org/10.3169/itej1954.21.534. 

www.jstage.jst.go.jp

 

2) 津村 徳道 (2007), 画像計測に基づく肌の解析と質感の合成, オレオサイエンス7(7), 267-272https://doi.org/10.5650/oleoscience.7.267.

https://www.jstage.jst.go.jp/article/oleoscience/7/7/7_267/_article/download/-char/ja

 

 

3) PubChem, Melanin, Access: 20200904.

pubchem.ncbi.nlm.nih.gov

 

4) 清水宏 (2018),  あたらしい皮膚科学 第三版, 中山書店, B.表皮, 9-11.

https://www.derm-hokudai.jp/jp/shinryo/pdf/1-04.pdf

 

5) K.P. Vollhardt, N.E. Schore (2013), ORGANIC CHEMICSTRY Structure and Function 6th ed., 第4刷, 25章 ヘテロ環化合物-ヘテロ原子を含む環状有機化合物, ハイライト25-3.