未解之谜:手指泡水为什么会起皱?背后原因可能比你想象的复杂

手指头浸在水里起皱是为了什么?

这不大不小的一个问题,堪称数个世纪难解科学之谜。

一般来说,研究人员普遍会从两个角度去解读这个问题:一是进化选择的角度,二是純粹的物理生物特性分析。

未解之谜:手指泡水为什么会起皱?背后原因可能比你想象的复杂

手指起皱仅仅是因为它在水里浸泡时间太久,吸水太多的缘故?

进化论角度:

水里泡久了,手指头或脚趾头会皱起来。你可能很好奇你的皮肤为什么会产生这样的变化。研究的确表明,起皱的手指皮下血管收缩,它是对皮肤浸在水里的一个无意识的神经系统反应。这将导致皮肤的上层起皱,最后能方便我们更易抓住那些湿滑的物体。

研究人员让实验者将一堆弹球从一桶水中移到另一个桶里面。有的人手指起皱了,有的手指还很光滑。结果表明:手指起皱的实验者可以更灵活地捡弹珠。

实验推测,或许人类的祖先大雨中狂奔时,或潮湿环境采摘水果,这种机制给他们带来了很大的进化选择优势。而皮肤起皱就像轮胎的花纹表面一样,让手指和脚趾在潮湿的条件下可以获得更好的抓力。

而且据研究调查,只有手指和脚趾会起皱,且只有哺乳动物(人类和恒河猴)具备这种不寻常的特征。

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人类只有手指和脚指会起皱,很有进化选择的意味?

物理生物结构角度:

物理学家,罗兰·罗斯、默万威·伊万斯声称他们揭开了皮肤弹性的秘密,认为手指浸水起皱归根结底涉及到可膨胀的晶格。

未解之谜:手指泡水为什么会起皱?背后原因可能比你想象的复杂

模型显示干燥皮肤(左)和湿润皮肤(右)的角质细丝的结构。

手指浸水,皮肤外层会吸收水分并膨胀,形成单项皱纹——但会在干燥后立即返回之前的状态。吸收水分和膨胀的这个过程发生在皮肤最外层,后者由死细胞组成,像砖块一样堆叠着。这些细胞被蛋白质角质组成的细丝网络填充满。这些角质丝互相锁住形成了三维的晶格。而当细丝拉伸时,晶格的体积能够增大五倍。

“就像一根弹簧,你越拉伸,它产生的弹性能量越大”。研究人员计算了细丝吸收水分的“意愿”并发现这种能量是递减的,意味着这种结构是倾向于膨胀和吸收水分的。但他们同时认为一定存在其他的力逆转了该系统的膨胀。因为该过程在真实细胞里能够轻松的逆转。受之前细丝弹性测量结果的启发,他们意识到拉伸细丝的张力会提供反作用力。这种反作用力的互相作用保证了皮肤只能吸收一定程度的水分由于皮肤物理结构的限制而只会在两个极端状态之间来回移动。

他们总结称角质细丝的几何结构对于皮肤对水的反应至关重要,因为它保证了系统处于合理的能量范围内,从而可有效促进和抑制膨胀。并将此研究成果用于研发特别的材料。

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手指起皱目的究竟为何,实际解释众多。

不过,至今仍无确切的科学结论回答手指起皱的目的。可能是我们问错了问题,也可能是我们人类过于执拗于因果关系。

对于你来说,你倾向于哪种解释呢?

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页面更新:2024-03-08

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