Особенности изменчивости и межсистемные связи цвета и структуры радужки в антропологических исследованиях

Актуальность проблемы. Пигментация, в том числе и цвет глаз, является одним из основных расово-диагностических признаков в антропологических исследованиях и используется для характеристики популяций.

К настоящему времени известно несколько десятков вариантов классификаций пигментации радужки, но не разработан какой-либо более универсальный инструментальный метод для оценки цвета глаз (типа спектрофотометрии). В отечественной антропологии наибольшее распространение получила шкала В. В. Бунака, при помощи которой по цветовым свойствам можно определить 3 основных типа пигментации радужки, каждый из которых подразделяется на 4 класса. Зарубежные исследователи в основном используют шкалу Р. Мартина или Р. Мартина — Б. Шульца.

При формировании уже первых шкал на базе детального анализа генезиса цвета глаз ученые обратили внимание на то, что воспринимаемый исследователем оттенок цвета глаз испытуемого зависит не только от пигментных частиц, но и от структуры ткани, в которой они залегают. Некоторые исследователи, такие как А. Бертильон [1892], В. В. Бунак в ряде работ [1940, 1941], в том числе и с соавторами [Бунак, Соболева, 1925], М. Тиссеран [1947] и др., учитывали соотношение количества пигмента и плотности стромы радужки в классификационных шкалах цвета глаз. Некоторые антропологи при популяционных исследованиях отдельно от цвета глаз определяли плотность стромы радужки. Так, в 1935 г. Г. Филд выделял 3 типа плотности, а в составе расово-диагностической шкалы Б. Шульца — М. Хеша [1935] встречаются 12 вариантов структурной организации. В практике последователей структурные признаки, к сожалению, не учитывались.

Цвет и структура радужки также являются предметом интереса иридологов и современное изучение этих признаков можно встретить именно в этой области [Вельховер, 1992; Сердюк, 2005; Chun-Sang, Woo-Jun, Seung-Heon е1 а1., 2007, и др.]. В антропологических исследованиях после работ В. В. Бунака [1940, 1941], опубликованных в 40-е годы прошлого века, в которых автор призывал обратить внимание не только на цвет радужки, воспринимаемый в целом, но и на детальные особенности пигментного рисунка, практически отсутствуют публикации по изучению морфологических особенностей радужки. Эти признаки не учитывались во многом из-за того, что соответствующая детальная оценка пигментных и структурных особенностей радужки не представлялась возможной из-за недостатка освещения и технического оснащения, необходимого для точного описания структурных элементов и оттенков пигментного рисунка. Согласно современной тенденции к интеграции наук и в связи с появлением новых инструментальных методов изучения морфологических особенностей радужки представляет большой интерес апробировать иридологические приборы и методики для решения актуальных вопросов антропологии. Применение в данном исследовании прибора — иридоскопа и соответствующего компьютерного программного обеспечения позволило получить фотографии радужки с высоким разрешением, по которым стало возможным детальное изучение цвета и структуры радужки.

Таким образом, научная потребность в изучении совместной изменчивости цвета и структурных особенностей радужки, а также анализ связей морфологических характеристик радужки с некоторыми другими системами организма в рамках общей конституции человека обусловили актуальность научного поиска в данном направлении.

В настоящее время в антропологии также остаются нерешенными проблемы возрастной изменчивости цвета радужки, полового диморфизма, генетических маркеров пигментации и многие другие, часть из которых планируется решить в данном исследовании.

Самостоятельной проблемой является изучение морфологических особенностей радужки в связи с идентификацией личности и распространением соответствующих биометрических технологий.

Актуальность данной работы, основанной на представительном материале, объединяющем характеристики цвета глаз, иридоскопические и иридометрические признаки, размеры головы и лица, дерматоглифические данные и некоторые функциональные показатели, с применением нового прибора — «иридоскопа» и соответствующего программного обеспечения, а также широкого спектра математико-статистических методов анализа, определяется в первую очередь ее направленностью на выявление особенностей совместной вариации цвета и структуры радужки, изучение основных внутрипопуляционных тенденций изменчивости морфологических характеристик радужки, а также анализ связей этих признаков с некоторыми другими системами организма в структуре общей конституции человека.

Научная гипотеза. В ходе исследования автор руководствовался представлениями о том, что структурные особенности радужки оказывают влияние на изменчивость ее пигментации в рамках частной морфологической конституции. Изучение закономерностей проявления межсистемных связей позволит установить взаимоотношения показателей цвета и структуры радужки с признаками некоторых других систем организма.

Объектом исследования послужили материалы комплексного антропологического обследования студентов Московского и Калмыцкого государственных университетов. В работе использованы данные для мужчин и женщин в возрасте от 15 до 24 лет. Объем русской выборки — 556 человек, калмыцкой — 297.

Предмет исследования — морфологические особенности радужки, их изменчивость и взаимосвязи с признаками других систем организма.

Цель исследования. Изучить особенности изменчивости морфологических характеристик радужки и исследовать закономерности взаимосвязей цвета и структуры радужки с признаками некоторых других систем организма. Задачи исследования:

1. Проанализировать межгрупповые (половые, расовые и возрастные) вариации морфологических особенностей радужки.

2. Исследовать особенности распределения различных структурно-хроматических характеристик радужки по вариантам цвета глаз.

3. Изучить особенности внутригрупповой изменчивости цвета и структуры радужки и определить основные тенденции совместной вариации этих признаков.

4. Изучить взаимосвязи структурно-хроматических признаков радужки с расово-диагностическими признаками пигментации и формы волос.

5. Провести комплексный анализ морфологических характеристик радужки с признаками, относящимися к другим системам организма (размерами головы и лица, характеристиками сердечно-сосудистой системы, признаками частной серологической конституции и др.).

6. Изучить взаимосвязи морфологических особенностей радужки с признаками пальцевой дерматоглифики.

7. Применить современные компьютерные технологии для визуализации 12-ти классовой шкалы Бунака и автоматического определения цвета глаз по этой шкале.

Методологическая база исследования представлена комплексным внутригрупповым и межгрупповым подходами для изучения изменчивости морфологических признаков (цвета и структуры) радужки с помощью современных методов одномерной и многомерной статистики, способствовавших повышению уровня достоверности полученных результатов.

Достоверность полученных результатов обеспечивалась сочетанием классических антропометрических методов получения первичных материалов (измерение головы и лица, определение цвета глаз по шкале Бунака, цвета волос по шкале Фишера-Заллера и т. д.) и новых методов исследования (получение фотографий радужки с помощью специального прибора -«иридоскопа» и отпечатков пальцев с помощью пальцевого сканера), а также выбором и использованием методов математической статистики, адекватным образом отражающих анализируемую изменчивость, что подтверждается как уровнем значимости статистических критериев, так и возможностью содержательной интерпретации картины изменчивости.

Научная новизна. Впервые в антропологических исследованиях для сбора материала применено современное оборудование «Иридоскоп-И5» — для получения цифровых изображений радужки и пальцевой сканер (Futronic Finger Print Scanner) — для отображения дерматоглифических узоров. Впервые в антропологии изучен комплекс структурно-хроматических признаков радужки и с применением широкого спектра методов одномерной и многомерной статистики проанализированы особенности внутрии межгрупповой изменчивости ее морфологических характеристик. На численно представительном материале на достоверном уровне значимости выявлен половой диморфизм структурных особенностей радужки.

Впервые с применением методов многомерной статистики выявлены устойчивые тенденции совместной изменчивости признаков цвета и структуры тканей радужки и определены основные направления этой изменчивости. На базе совместного сотрудничества МГУ имени М. В. Ломоносова и МГТУ имени Н. Э. Баумана при непосредственном участии автора разработано оригинальное специальное программное обеспечение для автоматического определения цвета глаз по традиционной в отечественной антропологии 12-ти классовой шкале Бунака.

В данном исследовании на обширном материале с использованием различных методов одномерной и многомерной статистики проведен комплексный анализ по изучению взаимосвязей морфологических характеристик радужки с признаками, относящимися к другим системам организма (размерами головы и лица, функциональными показателями сердечно-сосудистой системы, признаками частной серологической конституции и др.). Впервые в антропологии исследованы взаимосвязи морфологических особенностей радужки и признаков пальцевой дерматоглифики. Результаты проведенного исследования могут быть положены в основу нового направления в антропологии по многоплановому изучению морфологических особенностей радужки, включая молекулярные и генетические аспекты.

Теоретическая и практическая значимость работы связана с выявлением статистически значимых общебиологических закономерностей изменчивости структуры и цвета радужки. Выявленные тенденции могут быть положены в основу для изучения фенотипологии цвета глаз и преобразования методики шкалирования пигментации радужки. Результаты исследования морфологических особенностей радужки могут быть использованы как в фундаментальной науке (этнической антропологии, морфологии человека, антропогенетике и др.), так и для прикладных целей судебно-медицинской экспертизы при идентификации личности, пластической хирургии и т. д.

Полученные результаты по изучению связей между морфологическими характеристиками радужки и признаками, относящимися к другим системам организма, дополняют представления о возможности системного подхода к анализу конституции человека и об относительной автономности морфофункциональных систем организма. Полученные знания о характере внутри и межсистемных связей морфологических характеристик радужки могут быть использованы при чтении ряда курсов по этнической, конституциональной, медицинской антропологии и другим дисциплинам. Выявленное отсутствие значимых межсистемных связей иридологических и дерматоглифических признаков может рассматриваться в качестве аргумента в пользу совместного применения этих признаков для улучшения биометрической экспертизы в целях идентификации личности.

Внедрение методики автоматического определения цвета глаз в антропологические исследования позволит значительно улучшить и ускорить сбор материала в экспедиционных условиях. Предложенное программное обеспечение может быть использовано в медицине катастроф и медико-генетическом консультировании. Объективизация традиционной шкалы Бунака и создание программного обеспечения для автоматического определения цвета глаз имеют не только большое значение для развития теоретической и прикладной антропологии, но могут оказаться весьма востребованными для демонстрации музейных этнографических экспозиций на новом уровне компьютерных технологий, для учебно-методических целей, а также для решения других практических задач.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Морфологические особенности радужки составляют основу для изучения фенотипологии цвета глаз в антропологических исследованиях.

2. Цвет и структурные особенности радужки находятся в определенной степени взаимосвязи в рамках частной морфологической конституции.

3. Вариабельность структурных характеристик радужки имеет особенности, связанные с половым диморфизмом.

4. Исследование ассоциаций между различными системами признаков является необходимым инструментом для изучения общей конституции человека.

Апробация работы. Материалы диссертации были доложены и обсуждены на Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы физической и социокультурной антропологии», Минск, Республика Беларусь (2007) — VI Международном конгрессе по интегративной антропологии, Винница, Украина (2007) — Международном симпозиуме «Здоровье», Брест, Республика Беларусь (2007) — II Международном молодежном медицинском конгрессе «Санкт-Петербургские научные чтения», Санкт-Петербург, Россия (2007) — IX Международном конгрессе по физиологической антропологии, Делфт, Голландия (2008) — XVI Конгрессе ЕАА, Оденсе, Дания (2008) — Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы антропологии», Минск, Республика Беларусь (2008) — Международной научно-практической конференции «Антропологическая наука: теория, практика, перспектива», Минск, Республика Беларусь (2009) — Международном молодежном научном форуме «Ломоносов-2010», Москва, Россия (2010), заседании кафедры антропологии Биологического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова (2010), заседании научно-методического совета НИИ и Музея антропологии МГУ (2010).

Опубликованность. По теме диссертации опубликовано 18 работ, из них 3 статьи в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК для защиты диссертаций, 9 — в журналах и сборниках, 6 тезисов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, выводов, списка литературы и приложения. Материалы диссертации изложены на 265 страницах компьютерного текста, включающего 17 рисунков, 56 таблиц, 13 из которых вынесены в приложение. Список использованной литературы содержит 460 источников, из них 272 на русском языке и 188 иностранных источников.

1. Проанализировать межгрупповые (половые, расовые и возрастные) вариации морфологических особенностей радужки.

2. Исследовать особенности распределения различных структурно-хроматических характеристик радужки по вариантам цвета глаз.

3. Изучить особенности внутригрупповой изменчивости цвета и структуры радужки и определить основные тенденции совместной вариации этих признаков.

4. Изучить взаимосвязи структурно-хроматических признаков радужки с расово-диагностическими признаками пигментации и формы волос.

5. Изучить взаимосвязи морфологических особенностей радужки с признаками пальцевой дерматоглифики.

6. Состояние удовлетворительной адаптации к условиям среды. Достаточные функциональные возможности организма (функциональный оптимум). Гомеостаз поддерживается минимальным напряжением регуляторных систем.

7. Состояние напряженности адаптационных механизмов. Функциональные возможности организма снижены. Гомеостаз поддерживается определенным напряжением регуляторных систем.

8. Состояние неудовлетворительной адаптации. Функциональные возможности организма значительно снижены. Гомеостаз сохраняется благодаря высокому напряжению регуляторных систем или путем включения компенсаторных механизмов.