Ученые считают, что вьющиеся волосы давали их обладателям эволюционное преимущество. Фото: vecteezy.com
Новое исследование ученых из Пенсильванского университета, результаты которого опубликовали в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, показало, что сильно вьющиеся волосы обеспечивают наиболее эффективную защиту головы от солнечного излучения, минимизируя потребность в потовыделении для компенсации перегрева.
Для своего исследования ученые использовали тепловой манекен (модель в форме человека, которая использует электроэнергию для имитации тепла тела и позволяет изучать теплообмен между кожей человека и окружающей средой) и парики из человеческих волос, чтобы изучить, как различные текстуры волос влияют на приток тепла от солнца.
Ученые запрограммировали манекен поддерживать постоянную температуру поверхности на уровне 35 градусов по Цельсию, аналогичную средней температуре поверхности кожи, и поместили его в специальную камеру с контролем климата.
Как отмечают авторы, они хотели понять, как волосы (их наличие/отсутствие и форма), солнечное излучение и скорость ветра влияют на теплообмен кожи головы. Скорость ветра в экспериментах выбирали, чтобы отражать различные сценарии перемещения предков человека: стояние на месте (0,3 м/с), ходьба (1,0 м/с) и бег (2,5 м/с). При этом в камере поддерживалась постоянная температура в 30 °C и 60% влажность.
На следующем этапе они также рассчитали теплообмен при различных скоростях ветра после намокания париков для имитации потовыделения.
Схема экспериментальной установки и условий. На панели (А) показаны физическая установка и четыре смоделированных состояния кожи головы и волос: без волос, ровные, умеренно вьющиеся и сильно вьющиеся. На панели (B) показаны экспериментальные входные переменные: сухая или влажная кожа головы, три скорости ветра и включенное или выключенное излучение (свет). Источник: материалы статьи
Ученые отмечают, что наиболее странным наблюдением для них стала четкая картина снижения поступления солнечного тепла на кожу головы с увеличением кудрявости. Плотно завитые волосы обеспечили наилучшую защиту от солнечных лучей, сводя к минимуму необходимость потеть, чтобы сохранять прохладу.
Авторы статьи отмечают, что по мере того, как ранние люди эволюционировали, чтобы ходить ровно в экваториальной Африке, макушка их головы все чаще принимала на себя основной удар солнечного излучения.
Мозг, чувствительный к теплу, и сам выделяет тепло. Слишком высокая температура может привести к таким опасным состояниям, как тепловой удар.
Поскольку люди потеряли большую часть своих волос на теле, у них развились эффективные потовые железы, чтобы сохранять прохладу. Но потовыделение связано с потерей воды и электролитов.
Ученые полагают, что волосы на голове, вероятно, развились как способ уменьшить количество тепла, которое человек получает от солнечного излучения, тем самым сохраняя прохладу без необходимости организму тратить дополнительные ресурсы.
Сильно вьющиеся волосы могут обеспечить дополнительное снижение притока тепла сверх возможностей обычно ровных волос.
Авторы допускают, что гены кудрявых волос появились в эволюции человека около двух миллионов лет назад, когда Homo erectus был доминантным гоминидом.
На их взгляд, эволюция сильно кудрявых волос на голове может представлять собой часть интегрированного эволюционного ответа на новые проблемы терморегуляции, с которыми сталкивались гоминиды в процессе роста их мозга. По мере того, как мозг гоминидов становился все большим, гены кудрявых волос, защищавших кожу головы от солнца, могли давать преимущество тем, у кого они были.
Авторы статьи полагают, что у ранних гоминидов, вероятно, была разная генетическая предрасположенность к кудрявым волосам. На более позднем этапе эволюции они, возможно, утратили свое эволюционное превосходство, а ровные волосы могли быть одобрены различными типами генетического отбора.
Ученые отмечают, что результаты исследования служат хорошим отправным пунктом для обсуждения и дальнейших исследований эволюционной функции волос на голове человека (и вариаций их морфологии).
Наиболее актуальным вопросом, который необходимо решить, остается значение этих результатов в контексте терморегуляторной реакции всего тела, ведь голова представляет собой небольшую часть общей площади тела.
Предстоит выяснить, как отмечают авторы, обеспечивают ли волосы достаточную защиту, чтобы значительно повлиять на терморегуляцию всего тела, либо же локальная защита, которую они предлагают во время непосредственного нагревания мозга, достаточна для обеспечения адаптивного преимущества.
Читайте еще:
Ученые: современные люди получили большие носы в наследство от неандертальцев
Почему волосы седеют из-за стресса — есть научное объяснение
Минчанка, у которой на теле не растут волосы: С мужчинами у меня проблем не было
на галаве