满头卷发其实一点也不热，反而能让大脑降温？｜科学60秒
满头卷发其实一点也不热，反而能让大脑降温？｜科学60秒
为什么有人天生卷发？为什么人和人之间的头发存在差异？来自美国密歇根大学的生物人类学家蒂娜·拉西西（Tina Lasisi）及其团队正致力于研究“人类表型变异的进化与遗传基础，重点关注色素沉着和毛发”。
为什么有人天生卷发？ @Pixabay
为什么我们不像其他哺乳动物那样浑身都是毛茸茸的？再进一步，人为什么只在头上长出了长长的头发？人和人之间的头发为什么不太一样？
来自美国密歇根大学（University of Michigan）的生物人类学家蒂娜·拉西西（Tina Lasisi）以及她近年来从事的工作或许可以帮助我们解开这些谜题。她的团队正致力于研究“人类表型变异的进化与遗传基础，重点关注色素沉着和毛发”。换句话说，她希望从演化、遗传学、人类学乃至热力学的角度，探索人类的皮肤和毛发多样性的成因。
为何人们的头发和皮肤会存在如此多的变异？蒂娜解释称，原因既在于自然选择，也在于自然选择的缺失。大约两百万年到一百万年前，人属（Homo）出现了，人类开始完全直立行走，某个时刻起我们的毛囊数量开始减少，并失去了长长的体毛，取而代之的是细小的绒毛。然而，原有的毛发是一层重要的屏障，既能保暖，也能让我们免受紫外线辐射的伤害。为了弥补缺失的屏障，我们的祖先就在选择压力下演化出更深的肤色，用皮肤中的黑色素保护自己。
至于头发的故事，讲述起来要复杂得多，蒂娜介绍道，头发与皮肤都无法形成化石，这让我们对其知之甚少，只能通过构建假设，基于过去的证据进行大量推断，才能得出一些结论。
比如，在2023年发表于美国科学院院刊（PNAS）的一项研究中，蒂娜提出了一个关键的假设：紧密卷曲的头发能够减少我们从太阳辐射中获得的热量，并通过实验证实了这一点。蒂娜和同事使用热量人体模型和不同形态的人发假发，在模拟不同风速和不同太阳辐射的条件下，测量头皮的对流、辐射和蒸发热通量数据。结果表明，头发能显著减少到达头皮的太阳辐射量，以及头皮为了平衡太阳热量须要蒸发的汗液量，而且头发的卷曲程度越高，对太阳辐射的防护效果就越好。
从演化的角度看，蒂娜在论文中给出了一个可能的解释，古人类生活在干旱、炎热且日照强烈的地区，在这种情况下，演化会倾向于适应节约用水。这种卷曲的头发可以隔热、减少水分流失，同时延长人们饮水后从事剧烈体力活动的时间。而且，体温调节的能力会限制大脑的演化，因此，紧密卷曲的头发可能会减少古人类的被动热负荷，进而缓解大脑尺寸增大和体温调节压力增加带来的体温调节限制。
鉴于古人类已经出现了直立的姿势，头发的出现或保留可能在取得了一个最佳平衡，既能让身体大面积的热量散失最大化，又可以最小化头皮小面积接收的太阳热量。与直发相比，紧密卷曲的头发可以减少热量流入。因此，紧密卷曲的头发的演化可能代表了古人类在脑容量日益增大时，面临的新的体温调节挑战的综合演化反应的一部分。
对于普通人来说，当科学解答了一个与每个人息息相关、但你可能从未意识到的问题时，一定会感到十分兴奋。但对于蒂娜这些研究人员而言，做到这一步还不够。他们须要找到一些精确的方法将这些人与人的差异进行描述并分类。
比如测量肤色，以往的方式须要通过侵入式的皮肤穿刺以及各种化学分析，才能精确测量黑色素的含量和类型。
在大规模人群研究中，这种方法显然不适用，语言描述也具有很大的局限性。随着反射分光光度计的兴起，研究人员终于拥有了一种能够真正轻松且无创地测量皮肤颜色的工具。于是在 2017 年和 2018 年，众多与之相关的研究论文纷纷发表，科学家们发现，肤色中存在着之前未曾意识到的巨大多样性。
对于头发的测量，蒂娜也面临着类似的困境。有时我们使用的词汇以及我们自认为观察到的变化，与实际测量的结果并不一致，因此，在研究中找到合适的测量工具很重要。比如，虽然有直发、波浪卷、卷发等各种语言上的描述，但这些并不能涵盖所有的头发形态种类，没有单一的标准可以用来定义头发的形状。
加之头发的很多形态都值得被测量，比如，如果聚焦到单根发丝的层面，过去的一百多年来，研究人员通常会将头发切成两段，观察它的横截面，测量头发的粗细和横截面的形状。但头发的卷曲度很难测量，因为这种弯曲涉及三维空间的定位。