Chociaż ten temat wydaje się trywialny, odkrycia okazały się nie tylko fascynujące, ale również bardzo przydatne w zrozumieniu funkcji ludzkiego ciała. W 2023 r. German i jego zespół opublikował wyniki badań, które wyjaśniają dokładny mechanizm prowadzący do powstawania tych charakterystycznych zmarszczek na dłoniach i stopach. Co więcej, badanie pokazało, że ten efekt nie jest przypadkowy, a każda osoba ma unikatowy „wodny odcisk palca”.

Skóra służy jako tarcza ochronna organizmu

Skóra odgrywa kluczową rolę w ochronie naszego organizmu przed niekorzystnymi czynnikami zewnętrznymi. Działa jak naturalna bariera – zabezpiecza narządy wewnętrzne przed urazami mechanicznymi i chemicznymi, a także ekstremalnymi temperaturami i promieniowaniem UV. To właśnie dzięki skórze ciało zachowuje równowagę między środowiskiem zewnętrznym a wewnętrznym. Jeżeli powierzchnia skóry nie jest uszkodzona, drobnoustroje nie mają możliwości przeniknięcia do wnętrza organizmu. W efekcie skóra działa jak biologiczna bariera przed infekcjami. Regulacja temperatury ciała to kolejna istotna funkcja skóry. Odbywa się ona głównie za pomocą naczyń krwionośnych, owłosienia oraz gruczołów potowych. W niskich temperaturach organizm zwiększa przepływ krwi w naczyniach podskórnych, natomiast w przypadku nadmiernego wychłodzenia – dochodzi do skurczu naczyń. Wysoka temperatura powoduje z kolei zwiększone wydzielanie potu, który parując z powierzchni skóry, obniża temperaturę ciała.

Skóra stanowi nie tylko mechaniczną, ale też chemiczną barierę ochronną. Gruczoły łojowe i potowe wytwarzają płaszcz kwasowo-lipidowy o odczynie pH ok. 5,5. Emulsja olejowo-wodna pokrywająca naskórek zabezpiecza skórę przed wysychaniem, natłuszcza ją i czyni mniej podatną na urazy. Co więcej, skóra ma zdolność do wchłaniania niektórych substancji – zwłaszcza tych rozpuszczalnych w wodzie i tłuszczach. Dzięki właściwościom resorpcyjnym naskórka składniki aktywne zawarte w kosmetykach i preparatach leczniczych mogą przenikać do wnętrza skóry. Dzieje się to głównie przez zrogowaciałą warstwę naskórka oraz ujścia mieszków włosowych i gruczołów.

Co się dzieje z naszą skórą, gdy długo siedzimy w wodzie?

Wiele osób sądzi, że zmarszczki po kąpieli to skutek nasiąknięcia skóry wodą, a prawda jest nieco bardziej złożona. Prof. German wyjaśnia, że gdy skóra naszych dłoni i stóp pozostaje zanurzona przez dłuższy czas, do gry wkracza autonomiczny układ nerwowy. Woda wnika w skórę przez otwarte pory potowe i obniża poziom soli wewnątrz tkanek. Nerwy wykrywają ten spadek i wysyłają sygnał do mózgu, który reaguje zwężeniem naczyń krwionośnych w tej okolicy. To zwężenie, czyli skurcz naczyń krwionośnych, powoduje, że skóra się zapada i tworzą się charakterystyczne bruzdy. Efekt? Pomarszczone palce, które wyglądają na wyschnięte, chociaż w rzeczywistości są efektem reakcji nerwowo-naczyniowej.

Jest to reakcja zupełnie nieprzypadkowa i celowa z punktu widzenia ewolucji. Zamiast traktować ją jako bezużyteczny efekt uboczny, badacze zauważyli, że ma ona sens – pomarszczona skóra zwiększa przyczepność i działa jak naturalny bieżnik – ułatwia chwytanie mokrych przedmiotów lub poruszanie się po śliskim podłożu. Ten ewolucyjny mechanizm mógł dawać przewagę naszym przodkom, np. podczas poruszania się w wilgotnym lesie lub zbierania pożywienia w wodzie. Badania potwierdzają, że osoby ze zmarszczkami wodnymi na palcach szybciej i sprawniej manipulują mokrymi przedmiotami niż osoby bez tego efektu. Mechanizm ten jest więc nie tylko ciekawostką, ale również dowodem na to, jak inteligentnie przystosowało się nasze ciało do środowiska.

Zmarszczki wodne są jak odciski palców

Najciekawszy wniosek z badań zespołu Guy'a Germana dotyczy tego, że układ zmarszczek wodnych nie jest przypadkowy. Naukowcy odkryli, że zmarszczki pojawiają się w sposób powtarzalny u tej samej osoby, co oznacza, że mają one charakterystyczny wzór – podobnie jak linie papilarne. Jako ciekawostkę warto dodać, że linie papilarne niekoniecznie są unikatowe. Zespół studentów z Columbia Engineering Undergraduate opracował model sztucznej inteligencji, którego celem była analiza ogromnej bazy danych zawierającej odciski palców. AI miała do przetworzenia ok. 60 tys. linii papilarnych i podczas badań okazało się, że w niektórych przypadkach podobne odciski należały do różnych palców tej samej osoby albo do dwóch różnych osób.

Badania przeprowadzone przez zespół prof. Guy'a Germana z Binghamton University wykazały, że zmarszczki na opuszkach palców, które pojawiają się po dłuższym kontakcie z wodą, nie powstają przypadkowo. Pomimo że naczynia krwionośne mogą się delikatnie przemieszczać, ich wzajemne ułożenie pozostaje względnie stałe. To właśnie ta stabilność układu naczyniowego sprawia, że zmarszczki tworzą się za każdym razem w bardzo podobny sposób. Jak tłumaczy German, naczynia krwi są w dużej mierze statyczne względem siebie, a to potwierdza, że wzór zmarszczek powinien być powtarzalny.

Eksperyment to udowodnił

Aby sprawdzić swoją hipotezę, naukowcy poprosili trzech uczestników badania o zanurzenie dłoni w wodzie na pół godziny – tyle wystarczy, by wywołać tzw. WIFW (z ang. water-induced finger wrinkling), czyli zmarszczenie skóry spowodowane wodą. Po tym czasie wykonano zdjęcia ich opuszków palców. Procedurę powtórzono przynajmniej 24 godziny później, a następnie jeszcze raz kolejnego dnia. Badacze zauważyli, że topografia zmarszczek pozostała niemal identyczna. U każdego uczestnika zmarszczki układały się w ten sam wzór przy każdym kolejnym eksperymencie. Powtarzalność wzoru zmarszczek na palcach otwiera nowe możliwości w dziedzinie identyfikacji biometrycznej. W przyszłości ta wiedza może pomóc np. w ustalaniu tożsamości w miejscach zbrodni lub posłużyć jako element rozwoju zaawansowanych czujników biometrycznych.

Chociaż eksperyment może wydawać się prosty do przeprowadzenia w warunkach domowych, nie każdy będzie w stanie zaobserwować u siebie identyczne wyniki, ponieważ powstawanie zmarszczek wodnych zależy od działania układu nerwowego, a dokładnie nerwu pośrodkowego biegnącego wzdłuż ramienia – przechodzącego przez przedramię i rękę – i kończącego się w palcach. Uszkodzenie tego nerwu może zablokować występowanie efektu WIFW.