我們為什么要長指紋？指紋的作用是什么？

北京時間12月26日消息，據國外媒體報道，1910年，一位名叫托馬斯·詹寧斯(Thomas Jennings)的男子在殺人后匆匆逃離了現場，但他在罪案現場外的欄桿上留下了一枚完整的指紋，最終導致他在1911年被定罪。這是指紋首次作為證據、被運用在犯罪調查之中。

自此之后，指紋便一直被視為犯罪調查中的一項關鍵證據。由于每個人的指紋都獨一無二，指紋無疑是個絕佳的破案工具，簡直像是專門為此而生的一樣。

但事實當然不是這樣。所以問題來了：我們為何會長指紋?指紋究竟有什么生物學意義?

手指與摩擦力

事實上，科學家們對該問題的答案一直爭論不休。

據英國赫爾大學生物力學研究員及生物學客座教授羅蘭·恩諾斯(Roland Ennos)介紹，人們對指紋持兩種觀點：一是認為它有助于增強抓握時的摩擦力;二是它有助于增強觸覺。

恩諾斯曾花精力研究過第一種觀點，即指紋可以增強我們的抓握能力。很長時間以來，該理論一直占主導地位，認為指紋的細微溝槽能夠在手和物體表面之間產生摩擦力。

指紋的作用原理可能類似汽車的橡膠輪胎。橡膠天生柔韌，可以很好地貼合地面。此外，輪胎上溝槽密布的花紋增加了輪胎的表面積，從而進一步增強其摩擦力和抓地力。這或許能佐證“指紋可以增強指尖摩擦力”的觀點。為此，恩諾斯在實驗室中展開了驗證。

“我們想看看指紋是否能像輪胎花紋一樣、增強指尖與被接觸表面之間的摩擦力。”為弄清這一點，研究人員在受試者兩手的指尖之間放置了一塊有機玻璃板，向其施加大小不同的力，并借由印泥判斷指尖與玻璃的接觸面積。

而實驗結果令人頗為意外：由于指紋的溝壑觸碰不到玻璃，指紋反而減少了指尖與玻璃的接觸面積。換句話說，與身體其余部位的光滑皮膚相比，指紋似乎反而會減少摩擦力，至少對光滑表面會表現出這種效果。

但恩諾斯指出，這并不能徹底推翻“指紋可增強抓握力”的理論。也許指紋在潮濕條件下可以增強指尖與物體表面之間的摩擦力，就像輪胎的花紋可通過毛細作用排水一樣。不過這種觀點更難驗證，因為很難精確模擬人類指紋在這類條件下的表現。

不過別忘了，還有另一種觀點呢。

精妙的觸覺

幾年前，巴黎大學一位名叫喬治·德布雷吉亞斯(Georges Debrégeas)的生物學家在苦苦思索人類擁有指紋的原因時，忽然對觸覺的作用產生了興趣。我們的指尖分布著四種力學感受器，即能夠對觸摸等機械刺激產生反應的細胞。德布雷吉亞斯對其中一種名叫“帕西尼式小體”(Pacinian corpuscles)的感受器尤其感興趣。該感受器約位于指尖皮膚下方2毫米處。“我對它感興趣的原因是，我們從之前的實驗中了解到，這些感受器能夠對精細紋理的感知起到調節作用。”

這些力學感受器對頻率為200赫茲的微弱振動尤其敏感，也因此賦予了指尖極高的敏感度。而德布雷吉亞斯想知道，指紋是否對這種敏感度起到了強化作用。

為弄清這一點，他和同事們設計了一款仿生觸覺傳感器，精妙地模仿了人類手指的結構，還裝有類似帕西尼式小體、能夠檢測出微弱振動的傳感器。他們制作了兩個版本，一個版本表面光滑，另一個的表面則具有類似人類指紋的溝壑狀結構。將這兩臺設備從同一表面劃過時，研究人員驚訝地發現，第二臺設備上的溝壑結構竟能放大某一特定頻率的振動，而帕西尼式小體恰恰對該頻率的振動最為敏感。

這說明人類的指紋或許也能對特定頻率的振動進行篩選、并將篩選出的振動傳遞給皮膚下方的力學感受器。理論認為，通過放大這種精細的感覺信息，指紋可以增強我們的觸覺敏感度。正如德布雷吉亞斯所說：“皮膚上的指紋徹底改變了這些觸覺信號的本質。”

但這種超級敏感的指尖又有什么好處呢?

數千年來，我們的雙手一直是幫助我們覓食、進食、以及探索世界的關鍵工具，而這些任務需要借助觸覺來完成。從進化的角度來看，對紋理的敏感度尤其重要，因為這可以幫助我們尋找合適的食物，將可以入口的食物與有問題的食物區分開來，防止我們吃到腐敗變質的東西。

德布雷吉亞斯還注意到，黑猩猩和考拉等需借助敏感觸覺覓食的動物體內也存在這種指紋與帕西尼式小體“配對”的現象。

但他也強調，這些實驗并不能證明指紋是出于上述目的進化出來的。但這種理論的確很有說服力，就好像“一切都對得上號”一樣。

未有定論

事實上，德布雷吉亞斯認為，人類進化出指紋的目的可能兩者皆有。“我們之所以如此擅長操作和抓握物體，正是因為我們有著絕佳的觸覺，在我們觸碰的物體與自身感覺之間構成了一個持續不斷的反饋回路，幫助我們實時調整手指施加在物體上的力度。”

例如，假如你拿在手里的東西即將滑落，你就需要用敏感的指尖感受到物體表面的變化，才能將它抓牢。因此德布雷吉亞斯認為，我們的精細觸覺和精準抓握的能力其實是相輔相成、共同進化出來的。

恩諾斯還提出了另一個可能的解釋：指紋也許可以阻止指尖長水泡。指紋的溝壑狀結構在某些方向上也許能起到強化皮膚、抑制水泡生成的作用，同時還能讓皮膚在特定角度上有所伸展、與物體表面保持接觸，有點類似于加固輪胎使用的鋼簾線。

所以最終的結論是什么呢?就目前來說，除了為警察提供板上釘釘的犯罪證據之外，指紋存在的目的對我們而言仍是個未解之謎。(葉子)

關鍵詞： 指紋