人為什麼有指紋?專家:增強握力 改善觸覺



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美媒稱,我們為什麼有指紋,它們有什麼生物學用途?科學家們的回答歷來不一。

據美國趣味科學網站12月21日報導,英國赫爾大學研究生物力學的生物學客座教授羅蘭·恩諾斯說:「人們對指紋有兩種看法:它們有助於增強握力,以及它們有助於改善觸覺。」

恩諾斯職業生涯的一部分時間用於研究第一種看法——即指紋給了我們握力。支持這一理論的一個證據是,指尖的工作原理可能類似於汽車的橡膠輪胎:輪胎的柔韌性使之能貼合駛過的表面。輪胎的柔韌性是與裝飾輪胎表面的凹槽狀花紋相伴的——這擴大了輪胎的表面積,從而增強了摩擦力和牽引力。

恩諾斯對記者說:「我們想看看,手指摩擦力是否會隨著接觸面積擴大而增強,就像輪胎那樣。」為了找到答案,研究人員貼著一個人的手指墊拉動一塊有機玻璃板,每次用力大小不一,並用指紋墨水來確定接觸到有機玻璃的皮膚面積有多大。

恩諾斯說,令人驚訝的是,這些研究顯示,「指紋縮小了實際接觸面積,因為凹處並未接觸到有機玻璃板」。換句話說,與身體其他部位的光滑皮膚相比,「指紋減少了摩擦,至少在光滑表面上」。

第二種理論可能更站得住腳:指紋有增強觸覺的作用。

幾年前,巴黎索邦大學的物理學家兼生物學家喬治·德布勒雅開始思考,為何缺乏有說服力的理論來解釋我們為什麼有指紋這一問題。我們的手指有4種類型的機械性刺激感受器,即對觸覺等機械刺激作出反應的細胞。德布勒雅對其中一種機械性刺激感受器即環層小體——存在於指尖皮膚表面下大約0.08英寸(約合2毫米)處——尤為好奇。他說:「我之所以對環層小體感興趣,是因為我們從以前的實驗中得知,這些感受器影響著細微紋理的感知。」

這些機械性刺激感受器對200赫茲這一精確頻率的微小振動尤為敏感,因此有助於我們的指尖具有極端敏感性。德布勒雅想知道,指紋是否有助於提高此種敏感性。

為了找到答案,他和同事設計了一種仿生觸覺感測器。這種裝置模仿人類手指的結構,其感測器能以類似於環層小體的方式探測到振動。這種裝置的第一個版本很光滑,另一個版本的表面模仿人類指紋有脊狀隆起花紋。研究人員發現,在一個表面上移動時,有脊狀隆起花紋的那個裝置產生了一種有趣現象:感測器上的脊狀隆起放大了振動頻率,而這恰恰是環層小體特別敏感的振動頻率。

充當人類指尖替代物的這種裝置表明,我們的指紋同樣會將這些振動傳導至皮膚下的感測器。其理論是,通過放大這些細微而詳細的感覺信息,指紋將我們的觸覺敏感性增強了數倍。德布勒雅說:「皮膚上有指紋這一事實完全改變了信號的性質。」

但是,擁有如此敏感的指尖有什麼好處呢?

千百年來,我們的雙手一直是覓食和進食以及幫助我們生存在這個世界中的重要工具。這些任務都通過觸覺完成。對紋理的敏感性可能對進化而言特別有益,因為它幫助我們發現合適的食物。德布勒雅解釋道:「我們需要感知和區分紋理的原因是,希望把好食物與壞食物區分開來。」靈敏的觸覺可以幫助我們避免腐爛或受污染的食物。

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