我们为什么有指纹？

我们为什么有指纹，它们有什么生物学用途？

指纹是一个神奇的存在，从古代到现代，似乎指纹都有被人们成功地应用到生活中，而现代，指纹更是成为了人们出行的常用物品。但是无论怎么变化，指纹始终是人类的原始“身份证”，但是这张身份证对不同领域的专家来说却有不同的含义。据美国趣味科学网站12月21日报道，英国赫尔大学研究生物力学的生物学客座教授罗兰·恩诺斯说：“人们对指纹有两种看法：它们有助于增强握力，以及它们有助于改善触觉。”

恩诺斯职业生涯的一部分时间用于研究第一种看法——即指纹给了我们握力。支持这一理论的一个证据是，指尖的工作原理可能类似于汽车的橡胶轮胎：轮胎的柔韧性使之能贴合驶过的表面。轮胎的柔韧性是与装饰轮胎表面的凹槽状花纹相伴的——这扩大了轮胎的表面积，从而增强了摩擦力和牵引力。

指纹形成的关键在发育生物学领域。指纹形态受到胚胎发育环境的影响。当一个人在母亲的子宫内发育成一个微小的胚胎时，指纹就已经开始形成——在胚胎只有6个月大的时候 ，指纹已经完全形成了！科学家们认同指纹在妊娠第10周左右开始产生的说法，但还没有人能够证明指纹产生的确切过程。目前接受度最高的理论认为，称为基底层的中间皮肤层，在内层（真皮）和外层（表皮）之间生长（如图1）。基底层比其他两个皮层生长得更快，导致它对相邻皮层产生压力。这种压力导致基底层弯曲，促使表皮被折叠进真皮中——表现在皮肤外部，就是我们在皮肤上看到的一条条复杂的乳突纹线。

恩诺斯对记者说：“我们想看看，手指摩擦力是否会随着接触面积扩大而增强，就像轮胎那样。”为了找到答案，研究人员贴着一个人的手指垫拉动一块有机玻璃板，每次用力大小不一，并用指纹墨水来确定接触到有机玻璃的皮肤面积有多大。

恩诺斯说，令人惊讶的是，这些研究显示，“指纹缩小了实际接触面积，因为凹处并未接触到有机玻璃板”。换句话说，与身体其他部位的光滑皮肤相比，“指纹减少了摩擦，至少在光滑表面上”。

为了找到答案，德布雷加斯设计了一种仿生触觉传感器，一种类似于人类手指结构的精巧装置，其传感器可以像帕西尼安微粒那样探测振动。这个装置有两个版本，一个表面是光滑的，另一个表面有一个类似人类指纹的脊状图案。当在一个表面上移动时，脊状突起产生了一个有趣的现象：传感器上的脊状突起放大了帕西尼安微粒非常敏感的振动频率。

作为人类指尖的替代物，这个奇妙的装置表明，我们的指纹同样会将这些精确的振动传导到皮肤下的传感器上。通过放大这些精细而详细的感官信息，科学家得出结论，指纹可以将我们的触觉敏感度提高了好几倍。

那么拥有如此敏感的指尖触觉有什么好处呢？

数千年来，我们的手一直是寻找和食用食物的重要工具，并帮助我们导航世界。这些任务是通过触摸来完成的。而我们需要检测和区分食物纹理的原因是，恰恰区分好食物和坏食物。良好的触觉可以帮助我们避免腐烂或感染的物品。指纹和帕西尼安小体的配对也存在于其他动物身上，比如黑猩猩和考拉，它们部分依赖触觉来寻找食物。而我们之所以如此善于操纵和处理事物，是因为我们有这种敏锐的触觉，我们触摸到的东西和我们感觉到的东西之间有一个不断的反馈回路。这可以让我们能够实时修正握持物体的力。例如，当你拿着某样东西时，如果它滑动了，你需要能够用敏感的指尖探测到它表面的变化，以保持你的抓地力。

当然，指纹的秘密远不止于于此，生命本是一种奇妙的存在，也是一种未知的存在，指纹的诞生恰恰是造物主的神妙之处，探索生命，敬畏生命！