Gli individui appartenenti ai tre gruppi presentano però varie tonalità intermedie. Il colore della pelle dipende dalla presenza di sostanze colorate chiamate pigmenti. Il principale pigmento è la melanina, di colore scuro, prodotto da cellule chiamate melanociti che si trovano all'interno della pelle. Le diverse tonalità che la pelle può assumere nelle popolazioni umane dipendono dalla distribuzione e dalla quantità di melanina.

La melanina possiede l'importante proprietà di trattenere i raggi ultravioletti (UV) presenti nelle radiazioni solari, i quali possono avere degli effetti dannosi sul nostro organismo (tumori epiteliali). L'abbronzatura che ci prendiamo in estate è un esempio dell'effetto protettivo della melanina. All'inizio dell'estate, prima di aver preso anche un minimo di abbronzatura, brevi esposizioni al sole possono provocarci fastidiosi inconvenienti (ustioni). Continuando a esporci gradatamente al sole l'attività dei melanociti viene stimolata, in modo che la nostra pelle assuma un colore scuro e sia in grado di proteggerci dalle ustioni e da inconvenienti più gravi.

Sulla terra il grado di irraggiamento solare (e quindi di UV) aumenta passando dai poli all'equatore.

Le popolazioni mediterranee e africane hanno la pelle scura per il fatto che questa assicura una buona protezione dagli effetti dannosi delle radiazioni ultraviolette, presenti in grandi quantità poiché il grado di insolazione in queste aree (soprattutto in Africa) è molto elevato. Per quanto riguarda il problema del surriscaldamento, la pelle scura assorbe una maggior quantità di radiazioni; la temperatura cutanea però non si innalza poiché in queste popolazioni esistono degli efficienti meccanismi di dispersione del calore (esempio: maggiore sudorazione a causa della presenza di un maggior numero di ghiandole sudoripare).

Ma perché anche le popolazioni del Nord Europa non hanno la pelle scura? Evidentemente c'è un vantaggio ad avere la pelle chiara laddove il grado di irraggiamento solare non è molto elevato. Il motivo risiede nel fatto che i raggi UV hanno anche un effetto benefico sul nostro organismo. Essi stimolano la produzione di vitamina D, la quale permette una corretta crescita delle ossa, e quindi un normale sviluppo scheletrico. Una carenza di vitamina D durante la crescita può portare al rachitismo, cosa che avverrebbe se le popolazioni che vivono a latitudini nelle quali il grado di insolazione è poco elevato avessero la pelle scura. La forte pigmentazione non permetterebbe il passaggio delle radiazioni UV necessarie per la produzione di vitamina D.

Una eccezione è rappresentata dagli Eschimesi che vivono in zone dove l'insolazione è bassissima, poiché lontanissime dall'Equatore, però hanno la pelle scura. Non potendo sfruttare i raggi ultravioletti per produrre vitamina D, consumano degli alimenti ricchi di questa vitamina.