Исследователи надевали парики из человеческих волос разной текстуры на тепловой манекен — модель, которая использует электроэнергию для имитации тепла тела, что позволяет ученым изучать теплообмен между кожей и окружающей средой. Во время эксперимента манекен, температуру которого установили на отметке 35 градусов по Цельсию, поместили в аэродинамическую трубу с климат-контролем.

"Люди эволюционировали в экваториальной Африке, где солнце находится над головой большую часть времени, — говорит Нина Яблонски, профессор антропологии Университета Эвана Пью в Пенсильвании. — В этих широтах скальп и верхняя часть головы получают гораздо более постоянный уровень интенсивного солнечного излучения в виде тепла. Мы хотели понять, как это повлияло на эволюцию наших волос, и обнаружили, что плотно завитые локоны позволяют людям сохранять прохладу и снижать потерю жидкости".

Во время эксперимента ученые отслеживали количество электричества (то есть энергии), которое требовалось манекену для поддержания постоянной температуры тела в разных условиях, без парика и в париках с прямыми, умеренно волнистыми и туго завитыми волосами. Чтобы имитировать солнечный свет, исследователи направляли на голову лампы.

Затем ученые рассчитали разницу в общих потерях тепла в базовых условиях (без ламп) и в условиях сильного нагрева. Они также рассчитали потери тепла при различной скорости ветра и после намокания кожи головы, чтобы имитировать потоотделение. Затем полученные результаты внесли в компьютерную модель, чтобы изучить, как различные текстуры волос влияют на нагрев тела при внешней температуре 30 градусов по Цельсию и относительной влажности воздуха 60%, как в экваториальной Африке.

Исследователи обнаружили, что все волосы уменьшают попадание солнечного излучения на кожу головы, но плотно завитые локоны обеспечивают наилучшую защиту, сводя к минимуму потоотделение.

По словам автора работы, Тины Ласизи из Университета штата Пенсильвания, по мере того, как ранние люди эволюционировали и становились прямоходящими, макушка их головы все чаще принимала на себя основной удар солнечной радиации. Поскольку мозг вырабатывает тепло и сам является очень чувствительным к температуре, организм должен был как-то защитить важнейший орган. Вместо волос на теле, которые были потеряны в ходе эволюции, у нас развились эффективные потовые железы, позволяющие сохранять прохладу. Однако потоотделение связано с потерей воды и электролитов. По словам Ласизи, волосы на голове, вероятно, развились как способ уменьшить количество тепла, получаемого от солнечного излучения, тем самым сохраняя людям прохладу без необходимости тратить дополнительные ресурсы.

Исследование было опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.