为什么洗澡时皮肤会变皱?

Image caption 泡水起皱反应通常需要五分钟左右才会发生。(图片来源:Getty Images)

人体有些部位的皮肤(通常指无毛皮肤)对水有特别的反应。手指、手掌、脚趾和脚底在充分润湿后会变皱,而其他部分的皮肤不会。浸水五分钟左右就会出现这种现象。

但是,为什么这些部分的皮肤会变皱?一些人认为这是生物化学反应,在渗透作用下,水吸走了皮肤中的一些化合物,导致皮肤干瘪,出现褶皱。

但是一个世纪前,科学家就已经知晓,这种奇怪的反应并不单纯是一种条件反射或渗透作用的结果。

原因是,外科医生发现,假如切除某些通向手指的神经,泡水起皱反应就会消失。由此看来,手指变皱是神经系统完整的标志。的确,一直以来,起皱反应都被用来判断患者的交感神经系统运作是否正常。

科学界已经对以上这些达成了共识。但是关于泡水起皱反应是否是进化得到的,是如何进化来的,以及它首先是否代表了对环境的适应,仍存在争议。

2AI Labs的神经生物学家马克·尚依兹(Mark Changizi)认为,这一定是一种适应。以轮胎胎面为例。在干燥的环境下,平滑的轮胎在沥青路面上的抓地力最好,所以赛车通常使用平滑、无特征的轮胎。而在下雨的环境下,带纹路的胎面的轮胎安全性更好。

2011年,尚依兹和他的同事们发现证据证明手指变皱确实和雨天使用带纹路胎面的原理一样。

Image caption 指尖起皱有可能帮助了我们的灵长类祖先在潮湿的环境下更好的抓握。(图片来源:Getty Images)

由此可见,手指变皱可能是为了在干湿两种环境下都能抓握而优化的设计。但是,要想证明某种生物特征是适应环境的结果是极其困难的,更不用说要弄清进化的原因了。不过研究者还是可以寻找蛛丝马迹,证明一种生物特征是适应环境的结果。

2011年,尚依兹和他的同事们发现证据证明手指变皱确实和雨天使用带纹路胎面的原理一样。在潮湿的环境下,手指和脚趾的沟壑能够引导水流,让灵长类动物——具体来说是人类和猕猴——保持更强的抓握力。

换句话说,接触水所带来的皱纹可以被视作一套微型的人工排水系统。在一个典型的“分水岭”上,多条溪流汇聚成较大的河流,最后汇入中央河流,就好像树木的枝条汇合成枝干,最后汇合成树干。而从另一个角度来看,溪流之间的小块土地就被分离开来。

为了确定灵长类手指起皱是否与江河流域有共同点,尚依兹和他的团队分析了28个人类手指的照片。他们发现起皱的手指恰好是逆向的河流排水系统,鼓起的皮肤形成了凸起的相互连通的“树状”结构,而分叉的、互不连通的、下沉的渠道加强了这一结构。

凸起的纹路是有章可循的;逆向的结构是有根据的。尽管河流将水汇聚起来,但起皱的手指上的沟渠是以排水为目的。“把指尖按压在潮湿的表面上,手指上沟壑中的水就被挤出,完成这样的一次脉动后,手指的皮肤就完全贴住表面了,”研究者写道。

另外,皱纹会在持续接触水五分钟后出现。也就是说,偶然碰到水并不足以导致皮肤起皱,这种反应只在有雨水或露水的环境下才会发挥作用。而在淡水中出现这一反应的速度比在海水中快很多,这说明这一反应可能原本就是灵长类进化的结果。

Image caption 皮肤起皱是完全自然的反应。(图片来源:Getty Images)

尽管没有清晰的证据证明泡水起皱反应就是为了增强抓握力而进化出来的,但是它仍然有利于人类完成这类任务。2013年英国神经科学家发现证据,证明起皱的手指有助于人操控潮湿的物体。

尚依兹认为泡水起皱反应有利于支撑人体的重量。

在实验中,20个人将45个不同大小的物品——所有都是大理石和钓鱼用的沉子——从一个容器取出,放到另一个容器中。一些情况下,物品是干的,而被试者有的手指是平滑的,有的是起皱的。在另一些情况下,物品泡在水里。他们发现,起皱的手指能让被试者更快地搬运水中的物品,但是对干的物品没有作用。

不过,2014年德国研究者进行的一个类似的研究产生了相反的结论。在该研究中,研究者让40个人在两个容器之间搬运52枚不同大小的大理石和骰子。但是结果发现,不论手指是光滑的还是皱的,也不论物品是干的或是湿的,被试者操控这些物品的能力都没有变化。

台湾的一些研究者也有类似的发现。在一名24岁男性志愿者的帮助下,他们进行了一系列的实验。比如,他们让志愿者用光滑或起皱的手指接触一块光滑的表面,根据他的手抚摸时的力量计算摩擦力。他们还测量了志愿者挤压弹簧两端直到合拢的能力。然而,他们不仅没有发现任何变化,还发现在每项测试中起皱手指的表现较差。

当然,假如泡水起皱反应真的是适应环境进化的结果,那它当然不适用于这些精心设计的实验环境。

尚依兹认为泡水起皱反应有利于支撑人体的重量,但不利于对小物品的精细操作。“如果你真的打算进行行为测试,那应该测试抓住树枝或其他较重的东西,而不是小块的大理石。”他说。当说到把小块大理石从一个水桶搬到另一个水桶时,他说:“无论如何,你没有轮胎打滑那样的风险。”关键是评估皮肤起皱对运动的作用,而不是对灵敏度的作用。

他理想的实验是什么?招募跑酷达人,在潮湿和干燥的时候和在皮肤起皱和不起皱的情况下,展现他们在城市中的杂技。“以某种安全的形式。”他补充道。

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