有和人类相似的指纹(为什么人类有指纹)
随着科技的发展,我们在日常生活中使用指纹的机会越来越多。很多人上下班都要用指纹,身份证也要录指纹。他们还在日常生活中使用指纹解锁手机,进行移动支付。
得益于每个人指纹的唯一性,就像世界上没有两片完全相同的树叶一样,世界上没有两个人的指纹会完全相同。
但是,你有没有想过一个问题:人类为什么会有指纹?
指纹和指尖汗腺。我们知道,生物各种器官的出现和进化都是为了提高存活率而做的。一个器官可以帮助生物在自然界更好地生存,所以成活率高,有更多的机会繁殖和遗传这种性特征。相反,没有强大功能器官的生物相对容易死亡,因此失去大量繁殖的机会,这是自然筛选促进的生物进化。
显然,我们的祖先做梦也没想到,他们的后代可以用指尖上这些奇怪的线条来方便他们在21世纪的生活。那么,它们为什么会有指纹,这种模式又是如何帮助我们的祖先,让这种性特征得以流传至今的呢?
另外,我们的指纹下面有很多汗腺,可以分泌汗液和脂肪酸。平时我们几乎感觉不到指尖的汗水,因为它分泌的量真的很少,但绝不是完全没有。同样,我们的祖先也不知道这些液体在现代可以用来帮助警察破案。为什么它们在指尖进化出汗腺?
多年来,科学家们一直对它们下面的指纹脊和密集的汗腺感到困惑,想知道它们在人类或整个灵长类动物的生活中扮演着什么角色。近日,一批国外研究人员在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上发表论文称:利用先进的激光成像技术,对人体指纹进行了详细研究,从而更好地了解人体指纹的作用。
(图片说明:指纹间分泌的汗水)
抓住你手中的物品之前的研究表明,我们的指纹在日常生活中确实有一个非常重要的功能,那就是帮助人们拿东西。我们知道,两个物体之间的摩擦力取决于它们之间的相互作用力和粗糙度。在抓地力相同的情况下,指纹纹的纹路自然会增加摩擦系数,帮助灵长类动物更好地抓住手中的物体,这和防止汽车通过防滑链打滑是一样的。
英国伯明翰大学的化学工程师迈克·亚当斯说:“灵长类动物通过进化在手上和脚上形成指纹脊。当触摸固体物体时,指纹纹线可以在抓握和操作一些精细动作方面发挥至关重要的作用。”
在这个过程中,指尖的汗腺也在暗暗发挥着自己的作用。他们发现,当人体指尖的汗腺分泌体液时,不仅受温度控制。指尖的汗腺和指纹形成一个神奇的微调系统,精确控制指尖的湿润程度,也能帮助人达到更大的摩擦力。
亚当斯接着说,这些汗腺可以“调节外界环境和汗腺孔的湿度,从而更大程度地增加摩擦力,防止我们倒挂,帮助我们更好地握持智能手机”。换句话说,当你阅读这篇文章时,你的手机可以从指尖滑落,而不会“嗖嗖”作响。感激你自己的指纹和汗腺。
为了检验他们的理论,他们研究了六名男性志愿者。在实验中,他们要求受试者触摸玻璃,然后通过激光成像进行分析。结果表明,当人体指尖接触坚硬不透水的物体时,这部分汗腺会分泌一些额外的体液,提供稍高的摩擦力,从而更好地握住物体。分泌一定量后,汗腺孔会立即关闭,防止体液过多导致手滑。
令人惊讶的是,我们的指纹纹脊还能加速体液的蒸发,再结合密封汗腺孔的能力,从而实现对指尖汗液量的精准控制。需要的时候指尖会有点湿(虽然我们可能感觉不到),然后不需要的时候表面的体液可以适当蒸发。
亚当斯说:“这种双重水管理机制为我们灵长类动物在干燥和潮湿的环境中都提供了进化优势,这种操作和运动能力是熊或大猫等生物所不具备的。”
人类祖先之所以能在危险的史前时代生存下来,进化成今天的智慧生命,与工具的使用息息相关。当其他动物还在大自然中独自生活时,人类已经开始用石头和木头作为武器进行战斗,并把它们作为日常必需品。在使用过程中,是凹凸不平的指纹提供了摩擦力,让我们的祖先在使用工具时感到舒适,最终在大自然中脱颖而出。
科学家很早就知道指纹的这种功能,但这项研究告诉我们,即使是指纹下的汗腺也能起到类似的作用。当触摸一些光滑坚硬的物体时,汗腺分泌的体液可以帮助我们更好地抓住物体。不管我们的手是干的还是湿的,有了两者结合形成的控制系统,我们就可以尽力防止手里的物品滑落,这也是人类祖先相对于其他动物的优势。
研究意义除了告诉我们指纹在人类历史中的作用,这项研究还有其他价值。对于开发智能手机或其他类似经常被人类“玩弄”的日常用品的人来说,这也是设计更多符合人体工程学的设备的参考。
此外,在未来,越来越多的先进假体将被开发出来,以帮助有需要的人。当然,我们希望假体越逼真越好。我们应该参考人的指尖,为安装假肢的人提供必要的摩擦力。同时,通过人工指纹,还可以给安装假肢的人提供虚拟现实的触感,提高假肢的逼真度。
除了人类使用的假肢,在生产车间承担艰巨任务的机器人和机械臂也需要提供必要的摩擦力,以确保零件或设备不会滑落。
总之,我们的祖先进化出了指纹,这一定意义重大。也许我们知道的还不够多。未来,科学家将继续进行相关研究,破解更多我们祖先留下的“超能力”,并将其发扬光大。