Lidský vlas je odolný jako ocel, chlupy jiných savců se lámou častěji

2. květen 2020
Podcasty, rozhovory, příběhy Další podcasty, rozhovory a příběhy Dopis Ježíškovi, dítě, Vánoce, psaní, přání, holčička. Ilustrační foto
0:00
/
0:00

REPRÍZA | Lidský vlas je mimořádně pevný a odolný. Vědce ze dvou kalifornských univerzit, v San Diegu a v Berkeley, zajímalo, jak dopadnou při materiálových zkouškách pevnosti chlupy jiných savců. Výsledkem studie je, že čím tlustší chlup, tím spíš se zlomí.

Sloní chlup je čtyřikrát tlustší než lidský vlas, ale odolnost má poloviční. Tenčí a tedy odolnější chlupy mají například koně a medvědiČlánek o tom vyšel v odborném časopise Matter, který se zabývá materiálovou vědou. Odolnost vlasu autoři studie přirovnávají k vlastnostem ocelového drátku.

Do srovnávacích pokusů zařadili slona, žirafu, medvěda, koně, divoké prase, pekari a další jihoameric druh savce - kapybary. Největší hlodavce na světě a příbuzné u nás známějších nutrií.

Vlas jako ocel

Když vyrobíme tenký ocelový drátek o stejné tloušťce jako lidský vlas, jejich vlastnosti jsou podobné. V obou případech jde o takzvané kompozitní (složené) materiály, jejichž unikátní technologické vlastnosti vzniknou kombinací různých typů vláken.

Představte si to jako tlusté lano spletené z mnoha copů a vláken,“ uvádí buněčný biolog a imunolog Jan Černý. Pevnost lidského vlasu je přitom založena na odstupňované struktuře vláknitého proteinového materiálu - cytokeratinu.

Vlas stabilizují i další molekuly, které autoři studie nazývají amorfní proteinovou hmotou. Při mikroskopickém pohledu na vlas je patrné, že je pokryt šupinkami, keranocity, což jsou odumřelé buňky, podobné těm, co máme na povrchu pokožky.

Lidé a velryby

Odolností se lidskému vlasu v materiálové studii přiblížily jen chlupy koní a medvědů. Zoolog Pavel Stopka upozorňuje, že jde také o evoluční otázku, různé chlupy nebo vlasy savců mají totiž vlastní genetický program.

Od zvýšení kvóty z 999 velryb za rok na 1 278 si Sandberg slibuje vyšší motivaci velrybářů k tomu, aby vůbec vypluli, přestože zpracovatelských závodů na velrybí maso je už jen velmi málo a poptávka po něm dlouhodobě klesá

„U některých linií jsme se chlupů zbavili,  to se týká třeba lidí nebo velryb. Když se podíváme na ježka, tak bodlina je také modifikovaný vlas,“ říká zoolog. My lidé a velryby máme, narozdíl od chlupatějších savců, vypnuté některé dráhy zodpovědné za uspořádání keratinu.

Z uvedené studie dále plyne, že lidský vlas se láme jinak, než se bortí například chlupy prasat a žirafVlas se láme na nepředvídatelných místech, jako když do stromu uhodí blesk. Chlupy jiných zvířat se lámaly vejpůl: „I hubené nitě se nejdřív natahují a pak to rupne, zatímco ty tlusté prasknouna místě, “ ilustruje Pavel Stopka.

Kočičí pláštěnka

Různé typy chlupů a vlasů u zvířat můžou mít různou funkciVlas vydrží třeba česání, přitom na to nebyl evolučně připraven,“ doplňuje Jan Černý.

kočka

U ledního medvěda najdeme dlouhý bílý chlup, který uvnitř nemá dřeň a je dutý. Takový materiál přitom mnohem lepší termoizolační vlastnosti, než lidský vlas. Kočku pro změnu evoluce vybavila něčím, co bychom mohli přirovnat k pláštěnce.

Když na kočku padá déšť, tolik to nevadí, protože se voda nedostane do podsady,“ líčí Pavel Stopka. Jak dodává, v podsadě kočka jemné a husté chloupky a zvenčí ji chrání pesíky, které odpuzují vodu.

Dlouhé pesíky u savců také mnohdy fungují jako první mechanická obrana. „Třeba lvi mají obrovskou hřívu, protože při bojích je chrání proti drápům soupeře, uvádí příklad zoolog.

Sloní výhoda

Podsada u savců většinou funguje jako finální termoregulace, ale může mít i další funkce. „Když máte na centimetr čtvereční 100-200 tisíc jemných chloupků, tak to brání parazitům, aby se dostali ke kůži a sáli krev,“ vysvětluje Stopka.  

Výhodou slonů podle vědců je, že mají silnou kůži. Ochranu proti parazitům proto nepotřebují, ale zároveň si nemůžou dovolit podsadu, protože by se přehřívali. „Podsadu v evoluci úplně ztratili a zůstaly jim jen dlouhé pesíky,“ doplňuje Stopka.

Sloni, Zoo Praha

Získat zpět vlasy, či chlupy, přitom podle vědců není v evoluci až tak složité. „Je překvapivé, jak velice snadno se můžeme vrátit k celotělové vlasatosti nebo chlupatosti. Stačí změnit jeden jediný gen a může dojít k tzv. hypertrichóze,“ upozorňuje Černý.

Dětský vlas

Jestli v něčem člověk jako Homo sapiens je skutečně nejlepší, je to v pevnosti vlasu malého dítěte,“ dodává. V tabulkách autorů studie měly vlasy malých dětí nejlepší hodnoty vlasů a chlupů všech zkoumaných savců. Vyrobit něco jako dětský vlas je podle Černého snem mnoha technologů.

Pavel Stopka jejich snahy ilustruje na příkladu lanového mostu ve východní Asii, v jehož obalu se spojila ocelová vlákna s dření uvnitř. „Podobně jako u vlasů jsou lana spirálovitě natočená, takže za různých teplot  most různé roztažné vlastnosti.“  

Ambice lidstva vyrobit lehký a přitom pevný materiál se odrážejí i ve vědecko-fantastické literatuře, třeba v alternativě ke kosmickým raketám. „A. C. Clarke měl nápad, jak budeme dělat výtahy do vesmíru – vynášeli bychom tam různý materiál na věžích,“ uvádí příklad Jan Černý.

Pavučina a keratin

Výhodou naší doby je, že v biomateriálovém inženýrství můžeme kombinovat různé typy proteinů od různých živočišných druhů. „Lze použít vlákna pavučiny a zkombinovat je s vlákny lidského keratinu,“ říká Pavel Stopka.

Červnový život v Krušných horách

Technologická budoucnost spočívá v tom, že vytvoříme tenký a přitom odolný kov, v němž zkombinuje vlastnosti různých bílkovin: „Výhodou těchto materiálů je, že jsou biodegradovatelné,“ upozorňuje zoolog.

Jiným příkladem odolného materiálu v přírodě je lidský zub. Chemicky se zdá být jeho složení jednoduché, uvnitř ale fungují složitější nanostruktury – bílkovinné krystaly, které vidíme pod mikroskopem. Kouzlo pevnosti zubuspočívá podle Černého v tom, že chemie se podřídí nanomateriálovému inženýrství živé přírody.

Poslechněte si celou Laboratoři, ve které biologové Pavel Stopka a Jan Černý a herečka Valérie Zawadská debatovali také o prospěšnosti bubnování pro mozek a o odchodech veverek z domova.

Spustit audio

Související