空调出现之前的生活卷发让早期人类保持凉爽

据研究人类头发质地在调节体温中作用的研究人员称，卷发不仅仅是看起来好看——它可以解释早期人类如何在节约用水的同时保持凉爽。这些发现可以阐明使人类大脑成长为现代大小的进化适应。

宾夕法尼亚州立大学埃文普大学人类学教授 Nina Jablonski 说：“人类在赤道非洲进化，那里一天中的大部分时间，年复一年，太阳都在头顶。” “在这里，头皮和头顶以热量的形式接收到更稳定的强烈太阳辐射。我们想了解这如何影响我们头发的进化。我们发现，紧紧卷曲的头发能让人保持凉爽，实际上还能节约用水。”

研究人员使用热模型——一种利用电力模拟体热并允许科学家研究人体皮肤与环境之间的热传递的人形模型——和人发假发来研究不同的头发质地如何影响太阳能的热量获取辐射。科学家们对人体模型进行了编程，使其表面温度保持在 95 华氏度(35 摄氏度)，类似于皮肤的平均表面温度，并将其置于气候控制的风洞中。

该团队通过监测人体模型维持恒定温度所需的电量，对身体热损失进行了基本测量。然后，他们将灯照在人体模型的头上，以模拟四种头皮毛发条件下的太阳辐射——无毛、直毛、中度卷曲和紧卷毛。

领导人体模型实验的英国拉夫堡大学环境人体工程学研究中心主任 George Havenith 解释说，科学家们计算了灯测量和基础测量之间总热损失的差异，以确定太阳辐射流入头部的情况. 他们还计算了不同风速下以及弄湿头皮以模拟出汗后的热损失。他们通过模型运行他们的结果，以研究不同的头发质地如何影响 86 华氏度(30 摄氏度)的热量和 60% 的相对湿度，如赤道非洲的环境。

研究人员发现，所有的头发都能减少太阳对头皮的辐射，但紧密卷曲的头发能提供最好的保护，防止太阳辐射热，同时最大限度地减少出汗以保持凉爽的需要。他们昨天(6 月 6 日)在 国家科学院院刊上报告了他们的发现。

“直立行走是设置，大脑生长是头皮头发的回报，”蒂娜拉西西说，她在宾夕法尼亚州立大学进行了这项研究，作为她博士论文的一部分。Lasisi 将于秋季开始在密歇根大学担任人类学助理教授。

Lasisi 解释说，随着早期人类在赤道非洲进化为直立行走，他们的头顶越来越多地受到太阳辐射的冲击。大脑对热很敏感，它会产生热量，尤其是它长大后会产生热量。过多的热量会导致中暑等危险情况。由于人类失去了大部分体毛，他们开发了有效的汗腺来保持凉爽，但出汗是以失去水和电解质为代价的。Lasisi 说，头皮毛发的进化可能是为了减少太阳辐射吸收的热量，从而使人体保持凉爽而无需消耗额外的资源。

“大约 200 万年前，我们看到了直立人，他们的身体结构与我们相同，但大脑尺寸较小，”她说。“到 100 万年前，我们的大脑基本上达到了现代人的大脑大小，或多或少。某种东西释放了一种物理约束，使我们的大脑得以成长。我们认为头皮毛发提供了一种被动机制来减少我们的汗腺无法从太阳辐射中获得的热量。”

Jablonski 说，这项多学科研究提供了重要的初步结果，有助于我们更好地理解人类头发是如何进化的，而不会将人类置于潜在的危险境地。

Havenith 补充说，该研究还表明，进化人类学家在热力人体模型中拥有一个额外的工具——通常用于测试防护服的功能——用于量化人类数据，否则这些数据很难通过其他方式获取。

Lasisi 说：“关于肤色以及黑色素如何保护我们免受太阳辐射的研究可以影响一个人在某些环境中需要多少防晒霜的决定。” “我想头发也会做出类似的决定。当您想到在不同环境中锻炼的军人或不同运动员时，我们的发现会让您有时间反思和思考：这种发型会让我更容易过热吗?这是我最好的发型吗?”

拉夫堡大学和澳大利亚大学的 James Smallcombe 也为这项研究做出了贡献;来自宾夕法尼亚州立大学拉里肯尼，生理学、运动机能学教授和人类绩效的 Marie Underhill Noll 主席;Mark Shriver，人类学教授;和本杰明·齐德尼 (Benjamin Zydney)，他以前是一名本科生研究助理，现在是宾夕法尼亚州立大学的校友。

国家科学基金会和 Wenner-Gren 基金会支持这项工作。