為什麼洗澡時皮膚會變皺?

Image caption 泡水起皺反應通常需要五分鐘左右才會發生。(圖片來源:Getty Images)

人體有些部位的皮膚(通常指無毛皮膚)對水有特別的反應。手指、手掌、腳趾和腳底在充分潤濕後會變皺,而其他部分的皮膚不會。浸水五分鐘左右就會出現這種現象。

但是,為什麼這些部分的皮膚會變皺?一些人認為這是生物化學反應,在滲透作用下,水吸走了皮膚中的一些化合物,導致皮膚幹癟,出現褶皺。

但是一個世紀前,科學家就已經知曉,這種奇怪的反應並不單純是一種條件反射或滲透作用的結果。

原因是,外科醫生發現,假如切除某些通向手指的神經,泡水起皺反應就會消失。由此看來,手指變皺是神經系統完整的標誌。的確,一直以來,起皺反應都被用來判斷患者的交感神經系統運作是否正常。

科學界已經對以上這些達成了共識。但是關於泡水起皺反應是否是進化得到的,是如何進化來的,以及它首先是否代表了對環境的適應,仍存在爭議。

2AI Labs的神經生物學家馬克·尚依茲(Mark Changizi)認為,這一定是一種適應。以輪胎胎面為例。在乾燥的環境下,平滑的輪胎在瀝青路面上的抓地力最好,所以賽車通常使用平滑、無特徵的輪胎。而在下雨的環境下,帶紋路的胎面的輪胎安全性更好。

2011年,尚依茲和他的同事們發現證據證明手指變皺確實和雨天使用帶紋路胎面的原理一樣。

Image caption 指尖起皺有可能幫助了我們的靈長類祖先在潮濕的環境下更好的抓握。(圖片來源:Getty Images)

由此可見,手指變皺可能是為了在幹濕兩種環境下都能抓握而優化的設計。但是,要想證明某種生物特徵是適應環境的結果是極其困難的,更不用說要弄清進化的原因了。不過研究者還是可以尋找蛛絲馬跡,證明一種生物特徵是適應環境的結果。

2011年,尚依茲和他的同事們發現證據證明手指變皺確實和雨天使用帶紋路胎面的原理一樣。在潮濕的環境下,手指和腳趾的溝壑能夠引導水流,讓靈長類動物——具體來說是人類和獼猴——保持更強的抓握力。

換句話說,接觸水所帶來的皺紋可以被視作一套微型的人工排水系統。在一個典型的「分水嶺」上,多條溪流匯聚成較大的河流,最後匯入中央河流,就好像樹木的枝條匯合成枝幹,最後匯合成樹幹。而從另一個角度來看,溪流之間的小塊土地就被分離開來。

為了確定靈長類手指起皺是否與江河流域有共同點,尚依茲和他的團隊分析了28個人類手指的照片。他們發現起皺的手指恰好是逆向的河流排水系統,鼓起的皮膚形成了凸起的相互連通的「樹狀」結構,而分叉的、互不連通的、下沉的渠道加強了這一結構。

凸起的紋路是有章可循的;逆向的結構是有根據的。儘管河流將水匯聚起來,但起皺的手指上的溝渠是以排水為目的。「把指尖按壓在潮濕的表面上,手指上溝壑中的水就被擠出,完成這樣的一次脈動後,手指的皮膚就完全貼住表面了,」研究者寫道。

另外,皺紋會在持續接觸水五分鐘後出現。也就是說,偶然碰到水並不足以導致皮膚起皺,這種反應只在有雨水或露水的環境下才會發揮作用。而在淡水中出現這一反應的速度比在海水中快很多,這說明這一反應可能原本就是靈長類進化的結果。

Image caption 皮膚起皺是完全自然的反應。(圖片來源:Getty Images)

儘管沒有清晰的證據證明泡水起皺反應就是為了增強抓握力而進化出來的,但是它仍然有利於人類完成這類任務。2013年英國神經科學家發現證據,證明起皺的手指有助於人操控潮濕的物體。

尚依茲認為泡水起皺反應有利於支撐人體的重量。

在實驗中,20個人將45個不同大小的物品——所有都是大理石和釣魚用的沉子——從一個容器取出,放到另一個容器中。一些情況下,物品是乾的,而被試者有的手指是平滑的,有的是起皺的。在另一些情況下,物品泡在水裏。他們發現,起皺的手指能讓被試者更快地搬運水中的物品,但是對幹的物品沒有作用。

不過,2014年德國研究者進行的一個類似的研究產生了相反的結論。在該研究中,研究者讓40個人在兩個容器之間搬運52枚不同大小的大理石和骰子。但是結果發現,不論手指是光滑的還是皺的,也不論物品是乾的或是濕的,被試者操控這些物品的能力都沒有變化。

台灣的一些研究者也有類似的發現。在一名24歲男性志願者的幫助下,他們進行了一系列的實驗。比如,他們讓志願者用光滑或起皺的手指接觸一塊光滑的表面,根據他的手撫摸時的力量計算摩擦力。他們還測量了志願者擠壓彈簧兩端直到合攏的能力。然而,他們不僅沒有發現任何變化,還發現在每項測試中起皺手指的表現較差。

當然,假如泡水起皺反應真的是適應環境進化的結果,那它當然不適用於這些精心設計的實驗環境。

尚依茲認為泡水起皺反應有利於支撐人體的重量,但不利於對小物品的精細操作。「如果你真的打算進行行為測試,那應該測試抓住樹枝或其他較重的東西,而不是小塊的大理石。」他說。當說到把小塊大理石從一個水桶搬到另一個水桶時,他說:「無論如何,你沒有輪胎打滑那樣的風險。」關鍵是評估皮膚起皺對運動的作用,而不是對靈敏度的作用。

他理想的實驗是什麼?招募跑酷達人,在潮濕和乾燥的時候和在皮膚起皺和不起皺的情況下,展現他們在城市中的雜技。「以某種安全的形式。」他補充道。

請訪問 BBC Future 閱讀 英文原文

更多有關此項報導的內容