Почему после душа пальцы сморщиваются. Кожа и вода: эффект сморщивания

Как ни забавно это звучит, но сморщиванием пальцев и разгадкой того, что кроется за этой особенностью, занимается серьезная наука.

Если Вы хоть раз проводили много времени в бассейне, в море или, в расслабляющей горячей ванне, Вы, наверняка, знакомы с феноменом сморщенных пальцев. Хотите - верьте, хотите - нет, но ученые бьются над разгадкой этого феномена уже десятилетия, пытаясь выяснить, почему же, пальцы на руках, а иногда и на ногах сморщиваются после долгого пребывания в воде.

Кожа пропитывается водой?

Одна из самых распространенных теорий состоит в том, что кожа сильно пропитывается водой. Согласно данным Библиотеки Конгресса (национальной библиотеки США ), эпидермис или внешний слой кожи, состоит из мертвых клеток кератина, которые впитывают влагу, при погружении в воду на длительное время. Впитывание влаги приводит к тому, что клетки набухают и внешний слой кожи расширяется, но поскольку они соединены с нижними слоями кожной ткани, не обладающей способностью расширяться, внешний слой кожи сморщивается, компенсируя этим свою увеличившуюся площадь поверхности. Происходит что-то вроде того, когда Вы пытаетесь надеть огромную простыню на двуспальный матрас – лишний материал за неимением места, неравномерно сбивается в кучи на поверхности.

Однако этот феномен затрагивает только пальцы рук и ног - почему же все Ваше тело не сморщивается?
Ученые говорят, это потому, что наши руки и стопы обладают самым толстым эпидермисом на теле и, соответственно, в них больше клеток кератина, впитывающих воду. Кстати, Ваши ногти также содержат кератин, именно поэтому после ванны, или после того как Вы помоете посуду они становятся мягче обычного.

Для чего нужно сморщивание?

Проблема вышеупомянутой гипотезы в том, что она не учитывает тот факт, что пальцы рук и ног не сморщиваются, если их нервные окончания были повреждены, в результате травмы , или, например, в результате осложнений при сахарном диабете . Это может объясняться другой теорией, которая предполагает, что сморщивающийся эффект - это не результат насыщения кожи водой, а скорее, это реакция центральной нервной системы – «классическая механическая проблема », как назвал ее в одном из своих интервью инженер биомеханик Колумбийского Университета, доктор философии Кси Чен .

Теория механики основывается на концепции вазоконстрикции - сужении кровеносных сосудов. В сущности, когда пальцы погружены в горячую или холодную воду, нервные окончания подают сигналы, которые заставляют кровеносные сосуды сжиматься и ткань под кожей стягиваться. Это, в свою очередь, заставляет внешний слой кожи собираться в складки, в результате чего кожа морщится.

Однако недавно проведенные исследования предлагают, что существует еще одна версия сморщивания пальцев. Нейробиолог Марк Чангизи и его команда из 2AI Labs , города Бойсе, Айдахо работают над тем, чтобы доказать свою теорию. Согласно их теории, сморщивание пальцев не является результатом дерматологических причуд, скорее, это генетический эквивалент дождевых протекторов – функциональных канавок на автомобильных шинах и на обуви, способствующих лучшей силе сцепления в мокрую погоду. Чангизи верит, что эти, так называемые «протекторы» на руках и ногах были вложены в ДНК на протяжении веков для улучшения способности сцепления конечностей с различными поверхностями у наших предков.

«Наши морщащиеся пальцы - это важнейшая особенность, которая досталась нам в наследство от наших предков приматов », - написал Чангизи в своей статье. «В тот момент, когда у наших предков приматов на пальцах появились ногти вместо когтей, «протекторы» стали их необходимой заменой ».

В поддержку этой теории, Чангизи и его команда проанализировали 28 фотографий с образцами сморщенных пальцев. На всех 28-ми образцах морщинки формировали вертикальные каналы, служащие для отвода воды с кончиков пальцев.

«Для того чтобы рукой ухватиться за влажную поверхность без опасности аквапланирования, необходим способ эффективного удаления воды между кожей и поверхностью, за которую пытаешься уцепиться », - объяснил он. «Как известно, лучший способ для быстрого перемещения воды, это каналы ».

Необходимо провести больше исследований, чтобы доказать гипотезу Чангизи , но он уже работает над следующими изучениями. В списке следующих задач - проверить достоверность того, что сморщивание способствует лучшему сцеплению, а также проверить, если у млекопитающих во влажном климате, более вероятно сморщивание пальцев, чем у млекопитающих в сухих местообитаниях.

Если теория подтвердится, то мы можем использовать свойство сморщенных пальцев для улучшения существующих технологий изготовления протекторов для автомобильных шин и обуви.

«Это далеко не досадное недоразумение природы », - написал Марк Чангизи , «сморщивание пальцев - это еще одно завещание совершенства биологии ».

Каждый из нас с раннего детства знает, что от долгого пребывания в воде кожа на пальцах начинает морщиться. Например, когда я был маленьким, родители разрешали мне купаться в ванной до тех пор, пока пальчики не покроются морщинками. Они говорили, что раз пальцы уже набухли от воды, пора вылезать. Но так ли это на самом деле?

Сначала ученые действительно объясняли это явление именно так. По их мнению, из-за впитывания влаги площадь верхнего слоя кожи увеличивалась, а нижние слои оставались прежних размеров. И якобы из-за этого наша кожа шла волнами.

Но у этой версии было несколько изъянов. Ведь если бы наша кожа действительно впитывала влагу, то морщинами покрывалось бы всё тело, а не только пальцы. Кроме того, еще в 1935 году несколько врачей заметили, что у пациентов с поврежденной нервной системой кожа от воды не морщилась. Следовательно, объяснение этому феномену нужно искать в области неврологии.

Врачи пришли к выводу, что сморщивание кожи на пальцах рук и ног - это непроизвольная реакция организма на долгое пребывание в воде. Но чем именно этот рефлекс вызван?

Ученые-биологи считают, что эта реакция организма выработалась в процессе эволюции. Таким образом природа позаботилась, чтобы человек имел лучшее сцепление с различными мокрыми поверхностями.

Сморщенная кожа играет роль своеобразного протектора на шинах. Благодаря морщинкам увеличивается плотность сцепления с поверхностью. Так человеку намного проще поймать рыбу в воде или передвигаться по мокрой траве.

И хотя мы давно уже не ходим босиком, а мокрые предметы (например, во время мытья посуды) берем резиновыми перчатками, этот рефлекс всё еще полезен. В следующий раз, когда будешь принимать душ или ванну, обрати внимание на то, что кусок мокрого мыла гораздо проще удерживать тогда, когда пальцы покрываются морщинками.

Вот так матушка-природа позаботилась о том, чтобы человек как можно лучше мог приспособиться к различным условиям. Если эти сведения стали для тебя неожиданностью, то обязательно поделись ими со своими друзьями.

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.

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.