なぜ指先と足先は水に浸すと「プルーン」のようになるのに、他の皮膚はならないのでしょうか?

リヴァイアサンプレス:

シャワーを浴びたり、水泳の後に水から出るたびに、体の他の部分はシワになっていないのに、指先は長時間水に浸かっていたせいでシワになっていることに気づきます。この現象は何年もの間私を本当に悩ませてきました。結局のところ、あのシワは…見た目に美しいとは言い難い。しかし一方で、そのような景色を見るために脳を水に浸す必要はない（ただそれを見る機会がほとんどないだけ）と考えると、少しは受け入れられるように思えます。

お風呂で少し時間を過ごしたり、プールで数周泳いだりすると、指に劇的な変化が見られるようになります。指の筋が少しだけ糸状になっていると、糸状になっている部分が水に浸って、プルーンのような醜い外観になります。

私たちは指のこのような「劇的な変化」にすでに慣れていますが、それでも戸惑います。人が体を水に浸すと、指と足の指の皮膚だけが縮み、前腕、胴体、脚、顔など体の他の部分の皮膚は、水に浸かっていないときのように変化しません。

科学者たちは、水に浸かると指先やつま先の皮膚にシワができるというこの現象を何十年も研究してきました。ほとんどの科学者は、主な原因が何であるのか困惑しています。最近、研究者たちはこの現象の役割を探ることに興味を持っています。さらに興味深いのは、指の皮膚のしわが健康状態について多くのことを明らかにするということです。

(www.bmj.com/content/1/6060/551.2)

(jamanetwork.com/journals/jamaneurology/article-abstract/577244)

40℃のお湯は肌のしわを最も引き起こすと考えられています。この温度では、皮膚にシワができるまで約 3.5 分しかかかりません。温度を 20°C まで下げると、プロセスを 10 分まで延長できます。しかし、ほとんどの研究で、皮膚のしわは水に30分浸かった後にピークに達することがわかっています。

(link.springer.com/article/10.1007/s11249-015-0515-4)

浸透とは、水分子が細胞膜を通過して、皮膚の内側と外側の液体の浸透圧のバランスをとることを意味します。指先のしわは受動的な反応です。水は浸透によって細胞に入り、指の皮膚の上層が水を吸収して膨らみます。 1935年には早くも、科学者たちはこのプロセスにはもっと何かがあるのではないかと推測し始めました。

(link.springer.com/article/10.1007/s10439-016-1764-6)

正中神経は腕から手まで走る主要な神経の 1 つです。正中神経には多くの機能があり、その 1 つは発汗や血管収縮などのいわゆる「交感神経活動」を制御することです。医師たちは神経が損傷した患者を研究し、水に浸しても指にシワが寄らないことを発見した。この研究結果は、指先の皮膚が水に浸かったときにしわができるかどうかは神経系によって決まることを示唆している。

(onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/mus.10323)

(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/6875230/)

浴槽に浸かっている間に13本の指の皮膚が縮んだが、体の他の部分には変化がなかった。 ©リサーチゲート

1970 年代に医師たちがこの問題に関する研究を行い、上記の見解を裏付けるさらなる証拠が得られました。一部の神経が損傷すると、血流の制御など、神経系の無意識のプロセスに影響を及ぼす可能性があります。彼らは、手を水に浸すというこの簡単なテストを利用して神経損傷の程度を評価できると示唆している。

2003年、シンガポール国立大学病院の神経科医アイナー・ワイルダー・スミスとアデリン・チョウがボランティアを対象に研究を行った。研究者たちはボランティアたちに手を水に浸してもらい、血液循環をモニターした。被験者が指先にしわを寄せると、指の血流が大幅に減少することを発見した。

(onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/mus.10323)

神経科学者らは、一時的に血管を収縮させる局所麻酔クリームを健康なボランティアの指に塗布した。被験者の指にシワが現れ、そのシワの程度は水に浸したときと同程度であることがわかった。

(linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0026286203000207)

「指にシワができるのには理由がある」と、この現象を研究しているマンチェスター・メトロポリタン大学の神経科学者で心理学者のニック・デイビス氏は言う。「指の表面への血液供給が減るので、指の肉が白くなります。」

ワイルダー・スミス氏とその同僚は、手を水に浸すと手の汗腺管が拡張し始め、皮膚に水が入り込み、最終的に皮膚の塩分濃度の不均衡につながると考えている。塩分バランスが崩れると、指の神経繊維が刺激され、血管周囲の汗腺管の収縮を引き起こします。汗腺管の収縮により指先の肉厚部分のボリュームが減少し、表面の皮膚が引き下げられ、最終的にシワになります。シワのパターンは、皮膚の最も外側の層である表皮が、その下の層にどのように付着しているかによって決まります。

(link.springer.com/article/10.1007/s10286-004-0172-4)

皮膚の外側の層がわずかに腫れて、しわを悪化させる兆候もあると、コンピューターモデリングを使ってこのメカニズムを検証したカタルーニャ工科大学の生体力学エンジニア、パブロ・サエス・ビニャス氏は言う。しかし、目に見えるシワを形成するには、浸透圧だけで皮膚が 20% 膨張する必要があり、これは実に恐ろしい膨張です。しかし、皮膚の上層がわずかに腫れ、下層が収縮すると、しわはより顕著になります。

「両方のしわを正常なレベルにする必要があります」と彼は言いました。「神経的な反応がなく、しわができない人もいます。」

もししわが本当に神経によって制御されているのであれば、それは私たちの体が水中にいるときに積極的に反応しているということを意味します。「つまり、しわには必ず理由があり、それが我々にとって利益になるということだ」とデイビス氏は語った。

水によって生じたしわは、私たちの祖先が滑りやすい岩の上を歩いたり、貝類を採集したりするときに、グリップ力を高めたのかもしれません。 ©アラミー

デイビスの子供たちはお風呂で質問をします - なぜ指にシワが寄るのか？デイビス氏は現在、この問題とその潜在的な利点について研究している。 2020年、デイビス氏はロンドンの科学博物館を訪れた500人のボランティアの協力を得て、人がプラスチックの物体を掴むのに必要な力を測定した。

結果は予想通りでした。手のひらにシワがない場合、濡れた手を持つ人は乾いた手を持つ人よりも多くの力を使う必要がありました。明らかに、乾いた手の方が握力は高かったのですが、これらの人々が手を数分間水に浸して手にシワができたとき、手が濡れていたとしても、握力は最初の 2 つの間になりました。

(journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0253185#sec008)

「結論は明らかだ。しわは指と物体の間の摩擦を増大させる」とデイビス氏は言う。「注目すべきは、私たちの指は表面摩擦の変化に非常に敏感で、これによりより少ない力で物体をつかむことができるということです。」

デイビス氏がボランティアに握らせた物体はわずか数枚のコインの重さで、必要な握力も非常に小さかったが、湿った環境で肉体労働をしている場合、この摩擦の変化は重大なものになり得る。

「そうすれば、物を掴むためにそれほど強く握る必要がなくなり、手の筋肉が少しリラックスして、より長く作業できるようになります」とデイビス氏は言う。

©OFM

他の研究者たちは、指先にしわがあると物を拾いやすくなることを発見しており、これはデイビス氏の研究結果と一致している。 2013年、英国ニューカッスル大学の神経科学者チームが、ボランティアがガラス玉と釣りのおもりをある容器から別の容器に移す実験を行った。

実験には、物体を乾燥した環境に置くものと、物体を水で満たされた容器の底に置くものの 2 種類があります。実験結果によると、ボランティアの手にしわがない場合、濡れた物体を移動させるのにかかる時間は、乾いた物体を移動させるのにかかる時間より 17% 長くなりました。しかし、手がしわになっていると、濡れているがしわになっていないときよりも、品物を渡すのにかかる時間が 12% 短くなりました。興味深いことに、指にシワがあるかどうかにかかわらず、被験者が乾いた物体を渡すのにかかった時間に違いはありませんでした。

(royalsocietypublishing.org/doi/full/10.1098/rsbl.2012.0999#d3e279)

水に浸かることでできるシワについては、いまだに謎が残っており、本当に困惑します。女性は男性よりも水に浸かった後にシワができるまでに時間がかかります。

科学者の中には、指先や足指のしわはタイヤや靴底の溝のような働きをするのではないかと言う人もいる。しわによって「溝」が形成され、物体と指先や足先との接触点から水が排出されるようになります。

これは、人間が滑りやすい物体を掴み、表面の摩擦を増やすために、過去のある時点で指やつま先にしわを寄せるメカニズムを進化させた可能性があることを示唆しています。

「しわは水中でのグリップ力を向上させるようですが、これには2つの要因が関係していると思います。1つは非常に湿った環境での動き、もう1つは水中で物体が動くことです」と、2013年の研究を率いたニューカッスル大学の進化神経科学者、トム・スマルダーズ氏は言う。例えば、滑りやすい岩の上を歩いたり、枝につかまったりするときに、しわは私たちの祖先にとって重要なものだったでしょう。さらに、しわがあることで、私たちの祖先は貝類などの食物を探しやすくなったと考えられます。

これまでのところ、霊長類の中で、水に浸かると指にしわが寄る現象が確認されている唯一の種はニホンザルです。 © プラネットズーウィキ

「水中で物体を移動できるのは人間だけの特徴だが、他の霊長類も湿った環境で移動できる可能性がある」とスマルダーズ氏は語った。人間に最も近い親戚であるチンパンジーにはしわの寄った指は見つかっていないが、ニホンザルは長時間水に「浸かる」と指にしわが寄る。現時点では、他の霊長類については十分な詳細な観察が行われておらず、他の霊長類とどの程度異なるのかを証明する十分な証拠はありませんが、だからといってこれらの動物にシワが発生しないということではありません。「この件についてはまだ何もわかっていない」とスマルダーズ氏は語った。

(www.karger.com/Article/FullText/328223)

人間にシワができるのはいつなのかについては、いくつか興味深い点があります。塩水では、真水よりも指先のしわが少なくなり、しわになるまでに時間がかかります。おそらくこれは、海水中では皮膚と周囲の環境との間の塩分濃度勾配が低いため、神経線維の発火を引き起こす塩分不均衡が小さくなるためだと考えられます。つまり、しわは私たちの祖先が海岸沿いではなく淡水環境で生活するのに役立つ適応だったということになります。

(www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0266768105000021?via%3Dihub)

(www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0266768105002895)

この疑問は未解決のままであり、これは適応メカニズムではなく単なる偶然の生理的反応であると考える人もいます。

衝撃的なのは、この問題を取り巻く不可解な謎が他にもあるということだ。たとえば、女性は水に浸すとシワになるまでに男性よりも時間がかかります。シワができた後、皮膚が正常に戻るまでに通常 10 ～ 20 分かかるのはなぜですか?指先のしわは乾いた物を掴む能力に大きな影響を与えるのでしょうか?手が濡れているときに指のしわが握力を高めることは確かですが、手が乾いているときのしわは握力に影響するのでしょうか?なぜ指はいつもしわくちゃにならないのでしょうか?

(juniperpublishers.com/jojdc/JOJDC.MS.ID.555588.php)

理由の一つとして、しわによって触覚にも変化が生じることが考えられます。私たちの指先は神経で覆われており、このでこぼこした皮膚の変化によって、物体の触感の感じ方が変わることがあります (ただし、ある研究では、これが触覚で物体を区別する能力には影響しないと示唆されています)。

(www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3885627/)

「これに嫌悪感を抱き、しわしわの指で物を拾うのが変だと感じる人もいる」とデイビス氏は語った。「これは皮膚受容体のバランスが変化したためかもしれませんが、心理的な側面もあるかもしれません。その理由を調べるのは興味深いかもしれませんが、しわのある指が必ずしも役立つとは限りません。」

しかし、指先や足先のしわは、多くの場合予期せぬ形で、私たちの健康に関する重要な情報を明らかにすることがあります。たとえば、乾癬や白斑などの皮膚疾患を持つ人は、しわができるまでに時間がかかります。嚢胞性線維症の患者さんの手のひらや指を水に浸すと、高い堤防と深い谷のようなしわが現れ、本当に驚きます。また、嚢胞性線維症遺伝子の保因者にもこの症状が見られることが確認されています。 2 型糖尿病の人は、手を水に浸けたときのしわが著しく少なくなることがあります。同様に、心不全の患者は水に浸かってもしわが少なくなりますが、これはおそらく心血管疾患が原因です。

(jamanetwork.com/journals/jamadermatology/fullarticle/394464)

(diabetesjournals.org/care/article/7/3/224/32740/糖尿病における皮膚のしわの減少)

(link.springer.com/article/10.1007/s10286-010-0109-z)

指のしわが左右非対称であること（同じ時間水に浸かっているにもかかわらず、片方の手のしわがもう片方の手よりも少ないこと）は、体の片側の交感神経系が正常に機能していないことを示し、パーキンソン病の初期症状であると考えられています。

(www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0753332201000889?via%3Dihub)

なぜ水の中で最初に指先と足先がしわになるのかは未解決の問題だが、プルーンのような私たちの指先と足先は、医師に驚くほど多くの情報を提供している可能性がある。

リチャード・グレイ

翻訳：趙航

校正/ウサギの軽い足音

オリジナル記事/www.bbc.com/future/article/20220620-why-humans-evolved-to-have-fingers-that-wrinkle-in-the-bath

この記事はクリエイティブ・コモンズ・ライセンス（BY-NC）に基づいており、Zhao HangがLeviathanに掲載しています。

この記事は著者の見解を反映したものであり、必ずしもリヴァイアサンの立場を代表するものではありません。