人类的指纹有什么用?科学家提出两种新看法

时间:2020-02-26 来源: 国际新闻

1892,有人看到一个满脸恐惧的女人来到阿根廷沿海小镇内斯的警察局。她报告说她的名字叫弗朗西丝卡,她是郊区一个农场的主人。她的儿子和女儿被杀了。

弗朗西丝卡发誓凶手是她农场的工人。然而,当警察来到农场时,他们发现了隐藏在谋杀案中的其他东西。他们在犯罪现场的门上发现了几个带血的指纹。经过记录、测量和比较,门上的指纹与弗朗西丝卡的完全一样,但与被指控的工人不匹配。

在证据面前,弗朗西丝卡承认她为了重获独身并和她的情人结婚而杀死了自己的亲生骨肉。

弗朗西丝卡的指纹是刑事调查中第一个用作证据的指纹。此后,指纹成为刑事案件法医调查的重要证据。

今天,指纹的作用不再局限于刑事调查。现代人用指纹解锁他们的手机或者敲他们的钟。人们手指上的细线已经成为识别个人信息的工具。然而,当几百万年前我们的祖先盯着他们的手时,指纹对他们有什么用呢?换句话说,为什么人类有指纹?

一些生物学家认为人类有一个直接的目的来种植指纹,也就是增加摩擦。然而,经过实验,这个结论被推翻了。指纹对早期人类有更重要的意义,增强触觉。

指纹和摩擦力

直觉告诉我们,指纹会增加手掌的摩擦力,从而让我们抓住工具,但是科学家们历来不同意这个答案。

英国赫尔大学生物力学教授罗兰恩诺斯说:人们总是认为指纹会增加我们手掌的摩擦力,也就是说,指纹的凹陷和凸起会在我们的手和触摸的物体之间产生摩擦力。

一个明显的例子是汽车轮胎。橡胶的柔韧性和轮胎表面的花纹一起增加了轮胎的表面积,从而增加了轮胎和地面之间的摩擦力。手指上的指纹就像汽车上的橡胶轮胎,它们的膨胀能力使它们能最大限度地接触物体。

Ronald认为将指纹与轮胎进行比较是非常可疑的,所以他设计了一个实验来看看指纹是否能增加摩擦力。

他让他的实验助手在他的手指上涂上标记墨水,然后用有机玻璃板交叉他的手掌。经过几次不同强度和角度的尝试后,他惊讶地发现,指纹实际上减少了手掌和物体之间的实际接触面积,因为在指纹凹陷处没有与物体接触。换句话说,与覆盖身体其他部位的光滑皮肤相比,指纹减少了人类接触光滑表面时的摩擦力。

一些反对者说罗纳德的实验不够全面,因为没有考虑潮湿条件下指纹的摩擦。罗纳德认为,利用现有技术,很难模拟潮湿条件下人类指纹的摩擦。他认为,与其说指纹被用来增加摩擦,不如说它们的任务是在触摸时增强我们的感觉。这一说法与法国科学家的一致。巴黎索邦大学的生物学家乔治德布雷吉斯对人类的触觉非常感兴趣。他研究了手指触摸的原理,对一种叫做层状小体的组织非常好奇。隐藏在指尖皮肤表面下约2毫米的所谓环形小体负责感应压力和振动。

Georges通过实验发现,环形微粒对200赫兹左右的小振动特别敏感。正是它们的存在让我们的手指变得极其敏感。乔治想知道:指纹能增强或放大这种敏感度吗?所以他设计了一个实验。

何和他的同事设计了一种仿生触觉传感器,一种类似于人类手指结构的装置,可以检测微小的振动差异。这种乐器有两种版本。第一个传感器的表面是光滑的,第二个传感器的表面有模仿人类指纹的凸起和凹陷。当两个传感器在物体上移动时,他们发现与平滑传感器相比,模仿人类指纹的传感器更灵敏,并且放大了接触时产生的振动频率

乔治认为,这个实验表明,指纹的功能是扩大和增强我们的触觉,使皮肤下的环形小体能更强烈地感受到手指触摸的东西。理论上,指纹可以提高我们的触觉灵敏度数倍。

敏感指尖有什么好处?

如果乔治的结论是正确的,指纹增强了我们的触觉,那么敏感的指尖对人类又有什么用呢?乔治说指纹有两种用途:第一,帮助掌握。人类之所以擅长操纵和处理客观物体,比如制造和使用工具,是因为我们对触觉很敏感。触觉不断修正我们与物体的接触,这使我们能够实时修正抓取物体的力。无论是增加还是减少,它都有助于我们牢牢抓住。

其次,区分好与坏。几千年来,双手一直是人类最重要的工具。十个手指和手掌不仅能找到食物,还能帮助人类周游世界。无论是吃喝、狩猎、探险还是战斗,这些任务都必须通过触摸来实现。但是从最基本的需求来看,所有人类活动的基础都是满足的。因此,指纹触觉灵敏度的增加可以帮助我们检测食物的质量。良好的触觉可以帮助人类避免吃腐烂或不卫生的东西,从而避免危险。

Georges补充道,黑猩猩、考拉和其他擅长用手的动物也有指纹来增强触觉。他们部分依靠触觉来帮助他们找到食物,这在一定程度上增加了“指纹增强触觉”理论的可靠性。

指纹最可能的功能

现在,我们知道指纹的功能不是增加摩擦力,它不同于轮胎。指纹的功能是增强触觉,这样我们的手就能更好地感知世界。然而,即使我们对指纹的功能提出了新的看法,总的来说,我们对指纹的认识仍处于初级阶段。我们与生俱来的这些独特模式的功能是什么?目前,这仍是一个谜。

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