Leben vor der Klimaanlage: Lockiges Haar hielt die frühen Menschen kühl, heißt es in einer Studie

7. Juni 2023

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von Francisco Tutulla, Pennsylvania State University

Laut Forschern, die die Rolle menschlicher Haartexturen bei der Regulierung der Körpertemperatur untersuchten, erklärt lockiges Haar nicht nur, dass es gut aussieht – es könnte erklären, warum die frühen Menschen kühl blieben und gleichzeitig Wasser sparten. Die Ergebnisse können Aufschluss über eine evolutionäre Anpassung geben, die es dem menschlichen Gehirn ermöglichte, zu heutigen Größen heranzuwachsen.

„Der Mensch hat sich in Äquatorialafrika entwickelt, wo Jahr für Jahr die meiste Zeit des Tages die Sonne scheint“, sagte Nina Jablonski, Professorin für Anthropologie an der Evan Pugh University an der Penn State. „Hier erhalten die Kopfhaut und die Oberseite des Kopfes weitaus konstantere Mengen intensiver Sonnenstrahlung als Wärme. Wir wollten verstehen, wie sich das auf die Entwicklung unserer Haare auswirkt. Wir fanden heraus, dass eng gelocktes Haar es dem Menschen ermöglicht, kühl zu bleiben und tatsächlich Wasser zu sparen.“ "

Die Forscher nutzten eine thermische Puppe – ein menschlich geformtes Modell, das elektrische Energie nutzt, um Körperwärme zu simulieren und es Wissenschaftlern ermöglicht, die Wärmeübertragung zwischen menschlicher Haut und der Umgebung zu untersuchen – und Echthaarperücken, um zu untersuchen, wie sich unterschiedliche Haartexturen auf den Wärmegewinn durch Sonneneinstrahlung auswirken Strahlung. Die Wissenschaftler programmierten die Puppe so, dass sie eine konstante Oberflächentemperatur von 35 Grad Celsius aufrechterhielt, ähnlich der durchschnittlichen Oberflächentemperatur der Haut, und setzten sie in einen klimatisierten Windkanal.

Das Team nahm grundlegende Messungen des Körperwärmeverlusts vor, indem es die Strommenge überwachte, die die Puppe zur Aufrechterhaltung einer konstanten Temperatur benötigte. Dann richteten sie Lampen auf den Kopf der Puppe, um die Sonneneinstrahlung unter vier Bedingungen der Kopfbehaarung nachzuahmen: keine, gerade, mäßig gelockt und stark gelockt.

Die Wissenschaftler berechneten den Unterschied im Gesamtwärmeverlust zwischen den Lampenmessungen und den Basismessungen, um den Einfluss der Sonnenstrahlung auf den Kopf zu bestimmen, erklärte George Havenith, Direktor des Environmental Ergonomie Research Centre an der Loughborough University, Großbritannien, der die Experimente mit der Puppe leitete . Sie berechneten auch den Wärmeverlust bei verschiedenen Windgeschwindigkeiten und nach Benetzung der Kopfhaut, um Schwitzen zu simulieren. Sie führten ihre Ergebnisse anhand eines Modells durch, um zu untersuchen, wie sich die unterschiedlichen Haartexturen auf den Wärmegewinn bei einer Hitze von 86 Grad Fahrenheit (30 Grad Celsius) und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 60 % auswirken würden, beispielsweise in Umgebungen in Äquatorialafrika.

Die Forscher fanden heraus, dass alle Haare die Sonneneinstrahlung auf die Kopfhaut reduzieren, dicht gelocktes Haar jedoch den besten Schutz vor der Strahlungswärme der Sonne bietet und gleichzeitig die Notwendigkeit minimiert, zu schwitzen, um kühl zu bleiben. Sie berichteten über ihre Ergebnisse in den Proceedings of the National Academy of Sciences.

„Aufrechtes Gehen ist die Voraussetzung und Gehirnwachstum ist die Auswirkung von Kopfhaar“, sagte Tina Lasisi, die die Studie im Rahmen ihrer Doktorarbeit an der Penn State durchführte. Lasisi wird im Herbst als Assistenzprofessor für Anthropologie an der University of Michigan beginnen.

Als sich die frühen Menschen in Äquatorialafrika dazu entwickelten, aufrecht zu gehen, waren ihre Köpfe zunehmend der Hauptlast der Sonnenstrahlung ausgesetzt, erklärte Lasisi. Das Gehirn ist hitzeempfindlich und erzeugt Wärme, insbesondere wenn es größer wird.

Zu viel Hitze kann zu gefährlichen Zuständen wie einem Hitzschlag führen. Da der Mensch einen Großteil seiner Körperbehaarung verlor, entwickelte er effiziente Schweißdrüsen, um kühl zu bleiben, doch das Schwitzen geht mit dem Verlust von Wasser und Elektrolyten einher. Das Haar auf der Kopfhaut habe sich wahrscheinlich entwickelt, um den Wärmegewinn durch Sonneneinstrahlung zu reduzieren und so den Menschen kühl zu halten, ohne dass der Körper zusätzliche Ressourcen aufwenden müsse, sagte Lasisi.

„Vor etwa zwei Millionen Jahren sahen wir Homo erectus, der den gleichen Körperbau wie wir hatte, aber eine kleinere Gehirngröße“, sagte sie. „Und vor einer Million Jahren haben wir im Grunde genommen die heutige Gehirngröße erreicht, mehr oder weniger. Irgendetwas löste einen physischen Zwang aus, der es unserem Gehirn ermöglichte, zu wachsen. Wir glauben, dass Kopfhaare einen passiven Mechanismus darstellten, um die aufgenommene Wärmemenge zu reduzieren.“ von Sonnenstrahlung, die unsere Schweißdrüsen nicht verkraften können.

Die multidisziplinäre Forschung liefert wichtige vorläufige Ergebnisse, um unser Verständnis darüber zu verbessern, wie sich menschliches Haar entwickelt hat, ohne Menschen in potenziell gefährliche Situationen zu bringen, sagte Jablonski.

Die Studie zeige auch, dass evolutionäre Anthropologen mit der thermischen Puppe – die normalerweise zum Testen der Funktionalität von Schutzkleidung verwendet werde – über ein zusätzliches Werkzeug zur Quantifizierung menschlicher Daten verfügt, die sonst nur sehr schwer zu erfassen seien, fügte Havenith hinzu.

„Die bisherige Arbeit an der Hautfarbe und wie Melanin uns vor Sonneneinstrahlung schützt, kann einige der Entscheidungen beeinflussen, die eine Person hinsichtlich der Menge an Sonnenschutzmitteln trifft, die in bestimmten Umgebungen benötigt wird“, sagte Lasisi.

„Ich stelle mir vor, dass eine ähnliche Entscheidungsfindung auch bei Haaren stattfinden kann. Wenn man an das Militär oder verschiedene Sportler denkt, die in unterschiedlichen Umgebungen trainieren, geben unsere Ergebnisse einem einen Moment zum Nachdenken und Nachdenken: Wird mich diese Frisur schneller überhitzen? Ist das so?“ die Art und Weise, wie ich meine Haare optimal tragen sollte?“

Mehr Informationen: Tina Lasisi et al., Menschliches Kopfhaar als thermoregulatorische Anpassung, Proceedings of the National Academy of Sciences (2023). DOI: 10.1073/pnas.2301760120

Zeitschrifteninformationen:Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften

Zur Verfügung gestellt von der Pennsylvania State University