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为什么手指泡水时间太长会变得皱巴巴的?

陕西省科学技术协会

生活中

经常会出现这样的现象

长时间泡澡、洗手后皮肤会变得皱皱的

擦干水过后又会慢慢恢复平整

这是怎么回事

很多小伙伴可能会不假思索地说:那不就是泡水,皮肤细胞吸水太多,泡胀了么?

但是,同样泡在水里,为什么只有手指脚趾的指腹变皱,其他指节和手背的皮肤全都基本正常?

今天我们来研究一下:

为什么泡水时间太长会起皱?

为何只有手指和脚趾变皱?

这种起皱有什么意义?

起皱原因

皮肤起皱简单来说就是泡水时间长,皮肤角质层细胞吸水膨胀导致的。目前,在医学界关于角质层细胞吸水膨胀的原理,有两种解释:

一种是细胞膜具有半透膜特性,可以使水分从低浓度的一方流向高浓度。一种是,角质细胞内存在大量蛋白,蛋白对水产生了毛细作用,就像海绵吸水。

1、半透膜特性

还记得课本中学过的“渗透作用”么?在这种物理作用下,水分会从浓度较低的一边流到浓度较高的介质中。

我们的皮肤一般分为三层结构,分别是表皮,真皮,皮下组织。表皮层的细胞会不断的分裂出新的细胞,更新掉死亡的老细胞。

老细胞死亡后会成为皮肤表面的角质细胞。皮肤吸水产生褶皱的过程主要发生角质层细胞当中

皮肤表层的角质层细胞虽然由于新陈代谢变成了“死细胞”,但是它依然有细胞膜,依然具有可以让物质分子出入细胞的“半透膜”功能

此时,由于“渗透作用”,细胞内部的物质分子浓度显然要比外界的水分子浓度高,水分就会从水溶液中流到皮肤的角质层细胞中,皮肤产生吸水的效果。

皮肤外层的角质层细胞吸收充足的水分后,会变得“胖乎乎”的。而内层的皮肤细胞由于外层细胞的阻挡,无法吸收水分,因此体积上比外层细胞小很多

这样一来,泡水的外层细胞比内层细胞“胖”很多,外层细胞的表面积也会变大,而内层细胞不怎么变化,外层细胞膨胀出来的面积就会凸起,因此就会形成凹凸不平的褶皱。

2、毛细作用

毛细作用简单来讲,就是物体1对物体2分子的某种作用力比物体2本身凝聚成一体的作用力要大,所以物体2里的某些分子就会叛逃到物体1当中。

在皮肤吸水的例子中,皮肤表面的角质层细胞内部的大量蛋白质分子对水分子的吸引力大于水分子之间的凝聚力,就产生毛细作用,把水分子吸收到了细胞内部。

其实,生活中也有很多这样的例子,纸巾,海绵吸水等都是毛细作用造成的。

为什么手指脚趾更容易起皱

由于手指脚趾这些部位,需要更加频繁的劳动,皮肤的代谢也会加快,角质层较厚,膨胀作用更加明显

手指脚趾部位的皮脂腺、分泌的油脂都比较少,对水分的阻隔作用更小,使得水分更容易进入表层细胞。

手指脚趾等部位的皮下脂肪也不多,而脂肪有良好的弹性,皮下脂肪多的部位相对来说不容易发皱。

这些褶皱有什么意义

相当多的研究表明,指腹泡水后变皱是受到交感神经调控的行为

这最早要追溯到 80 年前,在二战的时候,医生就发现,肢端神经受损的战士,手指泡水以后也不会起皱。到现在为止,为数众多的团队也在不同原因神经受损的患者身上发现了这一现象。

如今,观察手指泡水后是否起皱,甚至已经成为一种用来判断肢体交感神经功能是否正常的检测方法

目前主流观点认为,当手指在水中浸泡 5 分钟以上时,交感神经就会调控手指血管收缩,血管在手指组织中所占的体积就会减小,在组织中留出了一些空间,形成负压,周围的其他组织就会来通过塌陷来填补这些空间,在皮肤上就形成了褶皱。

据推测,这些褶皱对于人类的意义,可能主要在于能增加指腹的摩擦力,便于人类长时间在潮湿环境中行动和作业,提高生产力。可以说,这是人类自然进化出的能力。

爱达荷州博伊西市的2AI实验室的演化神经生物学家马克·钱吉齐(Mark Changizi)及其同事们认为,手指遇水起皱的现象必然有其演化机制。该研究团队发现,手指起皱之后皱纹的模式非常有利于排水,这种排水网络可以增大抓握东西时的摩擦力

研究过程中,参与者分别用干燥的手指和在温水中浸泡30分钟后的手指对不同大小的大理石块进行抓握试验,这些石块也是有的干燥、有的潮湿。结果显示,浸泡过的手指抓起潮湿大理石块的速度要更快,但是对于干燥的大理石块来说,两者并没有明显的区别。

“我们已经证明在潮湿的环境下,起皱手指的抓握力会更大一些,这就类似于汽车轮胎的胎面,在增大了与地面的接触面积之后,其抓地能力自然会随之提高,”上述研究的联合作者、英国纽卡斯尔大学的演化生物学家汤姆·斯马尔德斯(Tom Smulders)说道。

斯马尔德斯补充说,起皱的手指能够帮助我们的祖先在潮湿的植被或河流中采集食物,而起皱的脚趾则能帮助他们在雨中站得更加稳当。

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