太陽の光を浴びると髪は明るくなるが、肌は黒くなるのはなぜか

夏はすぐそこまで来ていますが、すでに暑さは始まっています。容赦ない日差しから焼けるようなグリルまで、暑さを感じること（そして涼むこと）は今や日常の一部です。PopSci は、最新の科学、ギア、賢い DIY のアイデアで、最も焼けつくような季節を快適に過ごすお手伝いをします。Hot Month へようこそ。

暖かい季節が近づいてきました。太陽の下で過ごしたり、ビーチで水遊びをしたり、自然の中で冒険したり、外で余暇を過ごす日が増えることを意味します。そして、シーズン最初のビーチに出かけると、髪と肌はしばらく感じていなかった紫外線 (UVR) の洪水に襲われます。紫外線は太陽から放射されるエネルギー波で、体の色に目に見える変化を引き起こすことがあります。しかし、その光線を浴びると、肌が日焼けし、髪が明るくなるのはなぜでしょうか。

日焼けと毛髪の光脱色の両方のプロセスの鍵となるのは、紫外線が毛髪と皮膚の両方にある非常に特殊な色素、つまりメラニンに影響を及ぼす方法です。毛髪細胞は死んでおり、脂質、水、色素、構造タンパク質のみで構成されています。そのため、太陽の波がこれらの死んだ細胞に当たると、色を形成するメラニンが分解され、新しい毛髪が色を置き換えるまで脱色が発生します。

一方、皮膚は生きているため、強力な防御機構を備えています。

「（皮膚の）メラニンは天然の日焼け止めのような働きをします」と、皮膚の色素形成の遺伝学を研究しているシンシナティ大学の人類学助教授ヘレン・ノートン氏は言う。「メラニンができることの一つは、皮膚に当たった紫外線を吸収し、それが表皮や真皮の奥深くまで浸透するのを防ぐことです。これにより、紫外線が引き起こすダメージをある程度防ぐことができます。」

この反応は、条件的メラニン生成と呼ばれる3段階に分かれています。まず、太陽の下に出るとすぐに色素が濃くなり、驚いた体は紫外線入力の変化を認識します。日光を浴びて数分以内に、細胞内のメッセンジャーが刺激され、遺伝子にタンパク質をもっと作るように指示し、メラニンが急速に生成されます。

次に、数時間かけて現れる持続的な黒ずみ反応があり、色素生成の増加が特徴です。そして最後に、現れるまでに 1 日以上かかり、かなり長い間続く遅延反応があり、将来の露出に備え体を準備します。これらすべてが一緒に働いて夏の光防御日焼けを引き起こしますが、これらの反応が十分に速く機能しない場合は、日焼けする可能性があります。

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人間の肌がどれほど白くても、肌にはメラニンがあります。実際、メラニンを生成する皮膚細胞であるメラノサイトの数は、すべての人に同じで、皮膚 1 平方ミリメートルあたり約 1200 個あります。メラニンには、主に 2 種類あります。赤/黄色のフェオメラニンと、茶色/黒色で全体的にメラニンを多く生成するユーメラニンです。肌の色は、各タイプのメラノサイトがどれだけあるか、そしてそれらの細胞が最終的に生成するメラニンの量の比率で決まります。

メラニンが多いと、老化の最大の外因である日焼けによるダメージから肌を守ることもできます。濃い肌の色は、日焼けによるシミ、しわ、色素沈着などのダメージに対する強力なシールドとして機能します。

こうした自然の防御がなければ、肌は不快な日焼けや早期老化など、太陽の危険な影響にさらさざるを得なくなります。特に肌の色が薄い人にとっては、紫外線関連の悪性黒色腫（皮膚黒色腫）などのより深刻な結果も心配です。これは米国で3番目に多く診断される癌で、2019年には19万2000人の新規症例が推定され、発生率は40年前の6倍に上ります。

「メラニンは、有色人種が太陽光に関連する皮膚がんにかかるのを防ぐ役割も果たしています。これは事実です」と、テキサス大学オースティン校の認定皮膚科医で助教授のアデウォル・アダムソン氏は言う。「アフリカ、いやアジアで皮膚がんが流行していると最後に聞いたのはいつですか? 聞いたことがありません。」

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ノートン氏によると、日焼けする能力は、さまざまな気候帯や季節による日光の変化への進化的適応として発達した可能性がある。冬に肌が白くなるのは、わずかな紫外線が肌に浸透し、免疫反応や腸から骨や歯へのカルシウムの吸収に必要なステロイドホルモンであるビタミンDを生成する体内のプロセスを開始できるため、有利かもしれない。

ノートン氏はまた、メラニンは、日光にさらされることで生殖能力に悪影響を与える、もうひとつのあまり知られていない副作用、つまり体内の葉酸の分解に対するバリアとして機能するためにも発達した可能性があると述べている。メラニンは紫外線が体内に入るのを防ぐことで、生殖年齢の人々にとって重要な保護機能を果たす。葉酸が不足すると、神経管の先天異常や精子形成の失敗につながる可能性があるからだ。

現代では、日焼け止めやビタミンDサプリメントが普及しており、暗い冬や焼けつくような夏を生き抜く上で、肌の色は古代の祖先ほど重要ではなくなりました。

「[人々は]、人間が、遺伝子や遺伝子が作り出すタンパク質が環境の圧力に最も適していないと思われる場所でも生き残り、繁栄することを可能にする文化的および技術的な適応をすべて発達させてきたという事実を忘れています」とノートン氏は言う。「私たちは服を着ますし、日焼け止めを発明しました。人間の素晴らしいところは、さまざまな場所で生き残るためにさまざまな方法を開発していることです。」