Некоторые части человеческой кожи, на которых не растут волосы, обладают уникальной реакцией на контакт с водой. В отличие от остального тела, кожа на пальцах рук и ног, ладонях и ступнях сморщивается после намокания. Обычно для этого бывает достаточно пяти минут.
Но почему эти участки кожи морщатся? Некоторые считают, что это биохимическая реакция, осмотический процесс, в котором вода вытягивает химические вещества из кожи, и в результате кожа высыхает.
Но уже сотню лет назад учёные знали, что эта реакция не объясняется простым рефлексом или результатом осмоса.
Хирурги обнаружили, что если перерезать определённые нервы в пальцах, эффект сморщенной кожи исчезает. Следовательно, этот эффект связан с работающей нервной системой. В результате этот эффект даже предлагали использовать как тест на работоспособность симпатической нервной системы в пациентах, не реагирующих на другие воздействия.
Так что по этому вопросу научное сообщество достигло консенсуса. Но причина, по которой в ходе эволюции возник эффект сморщивания кожи при намокании, и связан ли он с каким-либо механизмом адаптации, остаётся предметом дискуссий.
Нейробиолог Марк Чангизи [Mark Changizi ] из 2AI Labs уверен, что этот эффект - адаптация. Вспомним про рисунок на поверхности шин. В сухую погоду гладкие шины лучше сцепляются с асфальтом, поэтому у гоночных автомобилей шины гладкие, без рисунка. Но при езде в дождь шины с рисунком становятся безопаснее.
В 2011 году Чангизи с коллегами обнаружили доказательства того, что сморщенные пальцы действительно работают схожим с шинами образом, уводя воду от пальцев рук и ног в мокрых условиях, и позволяя приматам - конкретно, людям и макакам - сохранять надёжную хватку.
Иначе говоря, морщинки, появляющиеся от воздействия воды, можно считать крохотными системами для отвода жидкости. Река состоит из вливающихся в неё ручейков, а участки земли между ручьями не связаны друг с другом.
Чтобы проверить, похожа ли сморщенная кожа на пальцах на ветвящуюся речную систему, Чангизи с командой изучили 28 фотографий человеческих пальцев. Они обнаружили, что рисунок сморщенных пальцев является инвертированной копией речных систем - в нём поднятые участки связаны между собой, а между ними расположены не связанные канальцы.
При этом подъёмы расположены не абы как; их рисунок вполне осмыслен. Реки накапливают воду, а канальцы на пальцах должны её отводить. «Нажатие кончиком пальца на мокрую поверхность отводит жидкость из-под него через канальцы, и после этого весь палец получает контакт с поверхностью»,- описали эффект исследователи.
Кроме того, морщинки не появляются в течение первых пяти минут после намокания, поэтому случайный контакт с водой проходит бесследно. Такая реакция возникает лишь под дождём или во время росы. Кроме того, от пресной воды морщинки появляются быстрее, чем от морской - возможно, это отголоски тех условий, в которых такой механизм впервые возник у приматов.
Даже если этот механизм возник и не напрямую для усиления хватки, он может сохраняться именно по этой причине. Исследование от 2013 года , проведённое британскими неврологами, обнаружило доказательства, что сморщенные пальцы помогают людям работать с мокрыми объектами.
В эксперименте 20 человек должны были переместить 45 объектов разного размера - камешки и грузила - из одного контейнера в другой. В некоторых случаях они были сухими, при этом кожа у разных испытуемых была как гладкой, так и сморщенной. В других случаях объекты были мокрыми. Было обнаружено, что сморщенными пальцами переносить мокрые объекты проще, а для сухих объектов не было никакой разницы.
Однако похожее исследование, проведённое в 2014 году немецкими исследователями, обнаружило обратный эффект. 40 людей переносило 52 шарика и кубика различных размеров и весов между контейнерами. Учёные не обнаружили разницы в способности управляться с этими объектами вне зависимости от того, были ли пальцы испытуемых сморщены или нет, а объекты - сухими или мокрыми.
Точно так же группа тайваньских исследователей провела эксперименты при помощи добровольца. Они измеряли трение между гладкой поверхностью и его гладкими или сморщенными пальцами. Также они проверяли возможность испытуемого свести концы пружины вместе. Они обнаружили, что в каждом из тестов результаты были хуже при работе сморщенными пальцами.
Конечно, если эффект сморщивания появился в результате адаптации, он испытывался в более естественных условиях, чем лабораторные.
Чангини считает, что этот эффект полезен для поддержания веса всего тела, а не для манипуляций с мелкими предметами. «Если уж и проводить тесты там, где эффект имеет значение, то для этого нужно хвататься за деревья или тяжёлые предметы, а не за шарики,- говорит он. - [При переносе шариков между контейнерами] гидропланирование вам не грозит». Нужно ассоциировать этот эффект с передвижением, а не с ловкостью.
Получается, что идеальный эксперимент, с его слов - это нанять любителей паркура , показывающих свои трюки как с гладкой, так и со сморщенной кожей, поочерёдно в сухих и влажных условиях. «Только как-то нужно обеспечить их безопасность»,- добавляет он.
Нас с детства интересовало, почему кожа морщится от воды. Временами нам нравилось после ванны рассматривать свои пальцы. Родители отвечали просто - пальцы впитали воду, вот и стали такими. И мы им верили. Но оказывается, что не все так однозначно. Ведь почему-то не сморщиваются другие части кожи? Было бы логично, что и они должны впитывать воду. Но этого не происходит. В данной статье мы постараемся разобраться в причинах такого поведения нашей кожи.
Итак, каковы причины данных изменений в наших пальцах после длительного нахождения в воде? Причиной всему является эволюция. Оказывается, что данное приспособление оказалось очень полезно древнему человеку. В некоторых случаях только оно позволяло ему выжить или хотя бы просто несколько улучшить качество жизни.
Данную теорию предложил Том Смалдерс. Это человек, занимающийся эволюционной биологией. Так что данная тема ему не чужда. Он говорит, что никакого впитывания воды кожей не происходит. Вернее, оно бывает. Но причиной сморщенных пальцев является не это. Просто когда мы долго держим пальцы во влажной среде, сосуды на их концах сужаются. Это и приводит такому эффекту.
Как это помогало выжить?
Роль этой особенности оказалась неоценимой. Человеку в древности приходилось очень много иметь дела с мокрыми предметами. И благодаря такой сморщенной коже можно обеспечить более мощный хват. Например, человек поймал рыбу. Она очень скользкая. Но благодаря такой адаптации ее можно держать в руке. Вообще оно помогает в многих случаях:
- Когда приходится рыться в мокрой траве. Там можно найти немало вкусных плодов или, например, срывать съедобные грибы.
- Охота. Когда человек охотится, ему нужно держать орудие. И данное приспособление помогает во время дождя сделать удачный бросок. И попасть в добычу удается значительно легче.
Вот такая польза. Так что это свойство помогает и нам сейчас. Пример очень простой. Когда мы в ванной, нам нужно взять мыло. Оно же скользкое. И шершавая кожа помогает решить данную проблему. Оно не выскальзывает из рук, и мы можем нормально помыться. Так что назвать данную особенность концов наших пальцев рудиментарной никак нельзя.
Почему пальцы не сморщены постоянно?
Почему кожа морщится от воды, а не находится в данном состоянии вечно? Эта адаптация крайне важна. Здесь мнения ученых расходятся. Но наиболее вероятным является только одно из них. Дело в том, что при сморщивании пальцев значительно хуже питаются нейроны, а рецепторы, находящиеся на концах, прячутся за складками кожи. Следовательно, существенно падает тактильная чувствительность, которая в норме помогает нам в огромном количестве жизненных ситуаций. Вот только некоторые из них:
- Ощущение температуры.
- Понимание текстуры объектов.
- Понимание их остроты.
Так что если данная адаптация была бы постоянной, а не только реализовывалась под действием воды, то слепые люди не могли бы, например, читать. Это только некоторые из сфер. Данная адаптация имеет исключительно положительный оттенок.
Полностью ли был данный вопрос исследован?
А пока мы ждем новых комментариев со стороны ученых. Но в ближайшее время они не последуют, так как есть вопросы более важные, чем почему кожа морщится от воды. Временами ученые совершают интересные открытия попутно. Цели не устанавливаются, но при этом мы узнаем что-то новое. Скорее всего, ответ на данный вопрос ученые также нашли случайно.
Так что еще есть куда стремиться. Важно понимать, что хоть сейчас в науке доминирует данное мнение, оно может измениться. Раньше же люди считали, что просто вода впитывалась пальцами.
Использование преимуществ, которые имеют сморщенные пальцы, в науке и производстве
Выявленная особенность уже помогла в науке и при производстве обычных вещей. Впрочем, вряд ли именно информация о том, почему руки от воды морщатся, подтолкнула к данным разработкам, но у них тот же принцип. Что лежит в основе отсутствия скольжения? Правильно, Она была открыта физиками очень давно. И ее применение найдено в огромном количестве производимых товаров:
- Шины. Их задачей как раз и является обеспечение плотного соприкосновения машины с мокрой поверхностью. Если посмотреть на их поверхность, то она очень напоминает сморщенность наших пальцев. Разве нет?
- Подошва обуви. Естественно, далеко не каждая обувь делается похожей на сморщенные от воды пальцы. Но если речь идет о зимнем варианте, то принцип тот же самый. Также это касается тапочек для бассейна. Там пол мокрый, поэтому нужно обеспечивать максимальное сцепление подошвы с его поверхностью. Поэтому морщится кожа на пальцах ног. Там задача также очень проста - не поскользнуться. Естественно, данная задача голыми ступнями выполняется не настолько хорошо. Но это уже что-то.
Мы разобрали самые простые примеры, которые лежат на поверхности при анализе принципа действия рассмотренного явления. На самом деле существует огромное количество других сфер его применения.
Выводы
Мы разобрались, почему морщится кожа рук и ног при контакте с водой. Оказывается, что миф, в который мы все верили, просто рассыпается при ближайшем рассмотрении. Но данная версия того, почему кожа морщится от воды, значительно более логична. Посмотрим, что скажут нам ученые. А пока давайте заниматься полезными вещами. Любопытство любопытством, но знать правду все же нужно. Иначе никогда не будет у вас абонемента в бассейн, и вы не испытаете данного эффекта на себе.
Задумывались когда-нибудь, почему ваша кожа начинает морщиниться, если долго находится в воде? Ответ кроется в процессе эволюции, но его не так просто найти.
Около века назад хирурги выяснили, что если определенные нервы пальцев вырезать, реакция сморщивания исчезнет. Таким образом, то, что наши пальцы морщинятся, является признаком неповрежденной нервной системы. Пугаться надо, если этого не происходит, значит, что-то не так. По тому, морщится ли кожа от воды, врачи стали определять, насколько хорошо у пациентов функционирует симпатическая нервная система. В этом научное сообщество достигло консенсуса. Но то, как именно развилась такая реакция и адаптацию к чему она представляет, остается спорным вопросом.
Нейробиолог Марк Чангизи из 2AI Labs считает, что эта реакция является своеобразной адаптацией для улучшения движения. Чтобы доказать свою точку зрения, он приводит пример протекторов. В сухих условиях гладкие шины могут иметь наилучшее сцепление с асфальтом, и это объясняет, почему гоночные автомобили, как правило, имеют гладкие шины. Но вот при движении в дождь протекторы намного безопаснее.
Далее ученый предположил, что способность нашей кожи морщиниться в определенных условиях дает нам возможность одинаково хорошо передвигаться в разную погоду. Гладкие пальцы - для сухой поверхности, морщинистые - для влажной. Как только тело понимает, что оно находится в воде относительно длительное время - около пяти минут, «шины» меняются. Чрезвычайно трудно доказать, что любая биологическая функция является адаптацией, не говоря уже о том, как и почему она развились. Исследователи в этой области зачастую могут только искать подобные подсказки и аналогии и строить предположения.
В 2011 году Чангизи и его коллеги обнаружили доказательства того, что морщинистые пальцы действительно действуют как протекторы в дождь, отводя воду подальше от пальцев рук и ног во влажных условиях, позволяя приматам — людей и макакам, если точнее — осуществлять более жесткий захват. Можно сказать, что появляющиеся морщинки работают как дренажная система, в которой несколько мелких потоков объединяются в более крупные каналы и, в конечном итоге, сливают воду в центральную реку. Только здесь происходит обратный процесс.
Для того, чтобы увидеть, имеют ли пальцы такой же рисунок, как дренажные системы рек, Чангизи и его команда проанализировали фотографии 28 пальцев рук человека. Они обнаружили, что морщинистые пальцы имели рисунок в виде системы каналов. Но если в реках эти каналы существуют, чтоб объединять воду, то рисунки на пальцах устроены таким образом, чтобы воду от поверхности пальцев, стоп и ладоней отгонять. Если сморщенным пальцем, вытащенным из воды, нажать на твердую поверхность, вода из этих каналов выйдет под силой давления.
Не менее важно, что морщины не появляются до тех пор, пока кожа не пробудет в воде около пяти минут, то есть случайного контакта с водой не достаточно, чтобы привести к образованию складок, этот механизм может сработать только при длительном соприкосновении с водой. Кроме того, реакция появляется гораздо быстрее в пресной воде, чем в морской.
Исследование, проведенное в 2013 году британскими нейрофизиологами, показало , что морщинистые пальцы людей помогают лучше манипулировать влажными предметами. В ходе эксперимента 20 человек должны были переместить 45 объектов различных размеров из одного контейнера в другой. В одном случае объекты были сухими, в то время как пальцы участников были гладкими или сморщенными после пребывания в воде. В других случаях объекты были погружены в воду. Оказалось, что морщинистые пальцы позволили участникам более быстро перемещать влажные объекты, а вот в случае с сухими предметами никакой разницы замечено не было.
Гипотеза выглядит красиво, но аналогичное исследование , проведенное немецкими учеными в 2014 году обнаружило обратное. В этом эксперименте волонтерами были 40 человека, которые переносили 52 стеклянных шарика и кубика различных размеров и веса из одного контейнера в другой. Ученые не обнаружили никаких существенных различий в способности участников управляться с объектами, независимо от того, были ли гладкими или морщинистыми их пальцы, а предметы - сухими или мокрыми.
Группа тайваньских исследователей провела свой эксперимент , участниками которого стали мужчины в возрасте 24 лет. Ученые оценивали трение кожи, соприкасавшейся с гладкой поверхностью - сколько нужно приложить силы, чтобы кожа (сморщенная или гладкая) скользила по бруску. Также исследователи оценивали способность сжимать пружину при разном состоянии кожи. Они обнаружили, что когда кожа была намоченная и сморщенная, результаты были хуже.
Конечно, если способность кожи морщиниться - это разновидность адаптации, то этот механизм развился не для каких-то лабораторных условий, в которых проводятся эксперименты. Марк Чангизи считает, что этот механизм помогает человеку поддерживать свой собственный вес во влажной среде, а не служит для перемещения мелких предметов. Он полагает, что чтобы найти ответ на вопрос, почему кожа морщинится в воде, нужно изменить сами эксперименты, участники должны держать стволы деревьев или еще более тяжелые и крупные вещи, а не перетаскивать маленькие предметы из одного контейнера в другой. По мнению Чингизи, ключ к отгадке заключается в том, чтобы оценить влияние морщинистой кожи на движение, а не на ловкость. Идеальный эксперимент, по мнению, Чангизи, может быть поставлен с участием паркурщиков - городских акробатов, которые будут демонстрировать свои трюки с разным состоянием кожи и в разных погодных условиях.
Когда мы купаемся в ванной, принимаем душ, освежаемся в речке, озере или море, мы замечаем, что наши пальцы становятся сморщенными. Многих людей пугает этот факт, однако ничего страшного в нем нет. Существует несколько гипотез, которые объясняют, почему в воде морщатся пальцы.
Первая гипотеза
Долгое время ученые думали, что на пальцах образуются складки только из-за того, что кожа контактирует с влагой. Ответом на вопрос о том, почему в воде морщатся пальцы, была версия о том, что кожные покровы способны впитывать жидкость. Эта особенность обусловлена тем, что кровеносные сосуды сужаются под горячей водой.
Гипотеза потерпела поражение, поскольку она не объясняет того, почему наши пальцы сморщиваются от воды, если она прохладная или холодная. Также было установлено, что если нервы перерезаны, то кожа также остается гладкой. Из-за этого открытия гипотезу признали ложной.
Биологические причины сморщивания пальцев
Существует и биологическое объяснение того, почему в воде морщатся пальцы. Дело в том, что при контакте с водой смываются масла, которые призваны защищать дерму от механических повреждений. Вследствие этого верхний слой эпителия деформируется, и образуются глубокие морщины.
Нижний слой кожных покровов не впитывает влагу, поэтому он не разбухает и не меняет свою структуру.
Почему пальцы не разбухают
А вот почему в воде быстро морщатся пальцы, а не разбухают, ведь это было бы логичнее? Дело в том, что наш организм на 70 % состоит из воды. Защитные масла, которые присутствуют на коже, обеспечивают сохранность этой жидкости. Без них тело потеряло бы влагу, а при погружении в воду обезвоживание происходило бы гораздо быстрее.
Когда мы купаемся, масла смываются. Вода начинает просачиваться наружу. Мембраны становятся пустыми, поэтому они сворачиваются и... образуют морщины.
Мы замечаем, что пальцы при погружении в воду становятся похожими на сухофрукты, однако другие части тела остаются в обычном состоянии. Это связано с тем, что на последних присутствуют дополнительные сальные железы. Они вырабатывают защитное масло практически с такой же скоростью, как вода смывает его. Поэтому жидкость просто не успевает покинуть организм, мембраны остаются полными, следовательно, кожа не сморщивается.
Биологическая особенность человеческого организма должна подкрепляться научным объяснением. Недавняя теория, объясняющая, почему в воде морщатся пальцы, связана с эволюцией.
Эволюционная теория образования морщин на пальцах
Английские ученые исследовали данное явление очень долго. В итоге, перебрав всевозможные гипотезы, они пришли к выводу, что пальцы при контакте с водой морщатся вследствие эволюции.
Изучив фото сморщенных пальцев многих людей, ученые обнаружили, что рисунки на них идентичные, а расположение складок всегда одинаково. Позже экспериментальным путем было выявлено, что такое строение помогает гораздо эффективнее удерживать мокрые предметы. То есть при погружении в воду наш организм подстраивается под эту среду обитания.
Проанализировав исторический аспект, ученые решили, что первобытным людям морщинистые пальцы были просто необходимы для выживания. Древний человек постоянно контактировал с водой. Он ловил рыбу, был вынужден охотиться в дождливую погоду и плавать, чтобы укрыться от хищников. Если бы пальцы оставались гладкими, это усложняло бы процесс охоты и рыбалки, поскольку орудия постоянно выпадали бы из рук.
Такой ответ на вопрос о том, почему после воды морщатся пальцы, сейчас является самым распространенным.
Также покрываются морщинами при контакте с влагой. Объяснение этому явлению аналогично предыдущему. Чтобы лучше понять механизм такого явления, ученые рекомендуют нам вспомнить... автомобильные шины. Когда идет дождь, земля становится мокрой. Протектор обеспечивает хорошее сцепление с дорогой. Так и в природе. Если бы подошва ног была совершенно гладкой, то первобытный человек постоянно бы поскальзывался и падал, что само по себе обрекает его на смерть во время побега от врага.
Неразрешенные задачи
Ученые все еще озадачены вопросом о том, почему морщины на пальцах, которые так необходимы для выживания, не остались навсегда, вне зависимости от влияния воды, ведь это было бы логично. Исследования, которые касаются этого явления, все еще продолжаются. Но ученые уже выдвинули одну гипотезу. Они считают, что морщины на пальцах притупляют чувствительность. Определение свойств предметов на ощупь стало бы проблематичным действием. Такая теория действительно правдоподобна, но чтобы ее доказать, ученые проводят дополнительные исследования и ставят эксперименты.
Таким образом, в том, что при контакте с водой сморщиваются пальцы, нет ничего страшного и удивительного. Это естественная реакция организма на влагу, поэтому не стоит бояться такого явления.
