Как ДНК определяет цвет и форму волос?

Как ДНК определяет цвет и форму волос?

Если Вы хоть раз интересовались, почему ваши волосы именно такого цвета, вьются, плохо расчесываются или даже седеют – этот текст для вас. Разбираемся, как гены определяют то, как выглядит прическа, и почему по внешности родителей предсказать цвет волос ребенка невозможно.

Содержание

Откуда у волос цвет

У человека волосы и ногти состоят из мертвых клеток, заполненных прочным белком – кератином. Каждый волос состоит из основных слоев крупных клеток, которые покрывает кутикула – мелкие клетки-чешуйки, которые защищают волос подобно черепице крыши. Корень волоса находится в волосяном фолликуле в коже: именно там образуется кератин,  за счет которого волос растет в длину.

Помимо бесцветного кератина в волосяном фолликуле образуется и пигмент – меланин. Для этого в фолликуле есть клетки меланоциты, которые производят вещество и поставляют его в основную часть волоса, окрашивая ее. В меланоцитах образуется два типа пигмента: феомеланин (красно-желтый) и эумеланин (серо-коричневый). Соотношение всего двух молекул и определяют весь спектр цветов волос: от черного до блонда. Количество же пигментов соответствует глубине цвета. Так, например, черному цвету волос соответствует большее количество эумеланина. Повышенное же количество феомеланина определяет рыжий цвет волос, а у блондинов снижено содержание обоих пигментов.

В меланоцитах образуется два типа пигмента: феомеланин (красно-желтый) и эумеланин (серо-коричневый). Соотношение всего двух молекул и определяют весь спектр цветов волос: от черного до блонда. Количество же пигментов соответствует глубине цвета.

Причины появления седины

Со временем меланоциты теряют свою функцию и производят меньше меланина, что сказывается на цвете волос. Кроме того, с возрастом в волосяных фолликулах накапливается перекись водорода, разрушающая меланин. Это происходит из-за истощения запасов фермента каталазы, который перерабатывает лишнюю перекись. При разрушении пигментов волос становится не блондинистым, как можно предположить – а серебристым. Это происходит потому, что с возрастом в нем не только снижается количество меланина, но и появляются небольшие пузырьки, которые тоже влияют на цвет. Нормальным считается появление седых волос после тридцати лет, а к пятидесяти их количество достигает половины всех волос.

Однако поседеть можно не только из-за возраста, но и из-за сильного стресса. Показано, что медиатор норадреналин, выделяющийся в стрессе в больших количествах, заставляет клетки-предшественники меланоцитов делиться слишком много. Из-за этого они исчерпывают свой потенциал и выходят из строя раньше времени. Этот результат не только связывает стресс и седину на молекулярном уровне, но и показывает – поседеть от стресса за ночь, согласно распространенному представлению, невозможно, ведь таким образом не успевает разрушиться уже существующий в волосе пигмент. К факторам риска раннего поседения также относят курение, ожирение и авитаминоз.

Факторы кудрявости

Несмотря на то, что все волосы состоят из одного и того же белка – кератина – их структура у разных людей отличается. Главной причиной появления кудрявых волос считается строение волосяного фолликула: если активно делящиеся и развивающиеся клетки расположены в фолликуле асимметрично, волос, скорее всего, будет изгибаться при развитии.

Кудрявость сохраняется благодаря связям между молекулами кератина – этот белок содержит большое количество атомов серы, которые способны образовывать прочные дисульфидные мостики. Химическая завивка позволяет разрушить эти связи и полностью сформировать заново – по нужной форме кудрей. Кроме того, молекулы связываются друг с другом через водородные связи. Их можно разорвать при помощи воздействия воды, после чего также восстановить в нужной форме – правда в этом случае прическа продержится не так долго, как при перманентной завивке.

Генетика и наследование

Как цвет волос, так и кудрявость считаются практически полностью определенными генетически – вклад ДНК в развитие этих признаков достигает 97 процентов. Однако представление о «гене цвета волос», который часто упоминают в школьных задачках, ошибочно.

На путь синтеза пигментов влияют десятки генетических факторов. Эти варианты позволяет определить полногеномный поиск ассоциаций – метод, при котором для сотен тысяч участников определяют геномную последовательность и сопоставляют ее с признаком. Так, например, удалось определить более сотни вариантов последовательностей, которые влияют на цвет волос.

Один из самых исследованных генов, связанных с цветом волос, – это ген рецептора меланокортина MC1R. Белок, закодированный в гене, расположен на поверхности меланоцитов и его активация запускает синтез черного эумеланина. Так, мутация в этом гене приводит к отсутствию этого пигмента – то есть к рыжему цвету волос. Этот ген вносит большой вклад в формирование цвета волос – у 80 процентов рыжих людей обнаруживается мутантный тип белка. Мутантный тип гена можно отнести к рецессивным – то есть ребенок будет рыжим, только если получит этот вариант от обоих родителей.

Примером гена, оказывающего влияние на появление кудряшек, может стать ген трихогиалина TCHH.

Трихогиалин – белок, который участвует в процессе «‎сшивания» кератина в волосе. Как показывают исследования, его варианты тесно связаны с формой фолликула, которая впоследствии и определяет форму волоса. Этот ген даже связывают с появлением «‎волос-стекловаты» (spun glass hair): каждый отдельный волос перекручивается вокруг своей оси, из-за чего такую шевелюру становится невозможно расчесать.

Из-за того, что на формирование цвета и формы волос влияет сразу множество генетических вариантов, наверняка определить эти признаки у ребенка по внешности родителей невозможно.

Генетический тест Атлас поможет вам узнать больше о генах, которые повлияли на вашу возможную предрасположенность к ранней седине.

На заметку

  1. Все цвета волос формируются всего из двух пигментов – красно-желтого феомеланина и серо-черного эумеланина. Пигменты образуются в меланоцитах волосяного фолликула.
  2. С возрастом в волосах накапливается перекись, разрушающая пигменты, и пузырьки воздуха. Из-за этого волосы седеют и становятся серебристыми. Помимо возраста поседению способствуют стресс, авитаминоз и курение. Однако, вопреки распространенному мифу, поседеть за ночь невозможно – весь пигмент просто не успевает разрушиться.
  3. Формой волосы обязаны строению фолликула – если активно делящиеся и развивающиеся клетки расположены в фолликуле асимметрично, волос, скорее всего, будет изгибаться при развитии и станет кудрявым.
  4. Как синтез пигментов, так и форма фолликулов почти полностью определяются генетически. Тем не менее, “генов прически” насчитывают десятки и предсказать цвет и форму волос ребенка по волосам родителей невозможно.
Ещё о наследственных признаках в блоге Атлас:

Как гены влияют на качество зубов?

Как гены делают тебя эмоциональным?

Как гены влияют на цвет глаз

Анна Муравьёва
Анна Муравьёва Биолог, научный журналист, магистрант Сколтеха

Избранные темы

Здоровье
84 статей
Генетика
78 статей
Образ жизни
69 статей
Микробиота
50 статей
Питание
48 статей
Гайды
34 статей
Новости
11 статей
Отзывы
5 статей
Курсы
2 статей
Онкология
Онкология
21 статей
Пищеварение
Пищеварение
18 статей