指纹识别是怎么实现的(人类为啥会有指纹？祖先又不用指纹解锁，为何会进化出指纹？)

Posted 2023-05-27

篇首语：听闻少年二字，当与平庸相斥。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了指纹识别是怎么实现的(人类为啥会有指纹？祖先又不用指纹解锁，为何会进化出指纹？)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

指纹识别是怎么实现的(人类为啥会有指纹？祖先又不用指纹解锁，为何会进化出指纹？)

随着科技的发展，我们日常生活中用到自己指纹的机会越来越多。很多人上下班要按指纹、办身份证要录指纹，平时生活中解锁手机、移动支付也都用指纹。

这得益于每个人指纹的独特性，就像世界上没有完全一样的两片树叶一样，世界上也没有两个人的指纹会完全相同。

不过，你有没有想过一个问题：人类为何会有指纹呢？

指纹和指尖汗腺

我们知道，生物各个器官的出现和演化，都是为了提高生存率才完成的。某个器官可以帮助生物在自然界更好地生存下去，于是生存率就高，有更多的机会繁衍后代，将这个性征遗传下去。相反的，不具备某个强大功能器官的生物相对容易死亡，就失去了大量繁殖的机会，这就是自然筛选推动的生物进化。

显然，我们的老祖宗做梦都想不到，自己的后代在21世纪竟然能用手指尖上这些奇怪的纹路来方便自己的生活。那么，他们为何会拥有指纹，这种纹路对于我们的祖先有什么帮助、才使得这个性征能够遗传到今天呢？

另外，在我们指纹的下方，还分布着许多的汗腺，可以分泌出汗液以及脂肪酸。平时我们几乎感受不到手指尖的汗水，这是因为它分泌的量确实非常少，但绝不是完全没有。同样的，我们的祖先也不知道这些液体可以在现代用来帮助警方破案，他们又为何会在手指尖演化出汗腺呢？

多年以来，科学家们一直对指纹脊及其下方密集的汗腺充满了疑惑，好奇它们在人类或者说整个灵长目动物的生活中到底发挥着怎样的作用。最近，国外的一组研究人员在《美国科学院院报》（PNAS）上发表论文称：利用先进的激光成像技术，他们详细地研究了人类的指纹，更加了解的人类指纹的作用。

（图片说明：指纹之间分泌的汗水）

把握手中的物品

以往的研究表明，我们的指纹在日常生活中的确有一个非常重要的功能，那就是帮助人类拿住物品。我们知道，两个物体之间的摩擦力取决于二者之间的相互作用力以及粗糙程度，在握力相同的条件下，指纹脊的纹路自然而然地会提升摩擦系数，帮助灵长类动物更好地抓住自己手中的物品，这和汽车通过防滑链防止打滑是一样的道理。

英国伯明翰大学的化学工程师Mike Adams介绍说：“灵长类动物通过进化在自己的手脚上形成指纹脊，在和固体物品相接触的时候，指纹脊可以在抓紧和操作一些精细动作起到至关重要的作用。”

而在这个过程中，指尖的汗腺同样在偷偷地发挥着自己的作用。他们发现，人类指尖的汗腺在分泌体液时，绝不仅仅是只靠温度来控制的。指尖的汗腺和指纹形成了一个神奇的微调系统，精确地控制着指尖的湿润程度，这也可以帮助人们实现最大的摩擦力。

Adams继续介绍说，这些汗腺可以“调节来自于外部环境以及汗腺孔的湿润程度，从而在最大程度上增加摩擦力，让我们能够免于摔得人仰马翻，也帮助我们更好地拿住那部智能手机”。也就是说，在你读这篇文章的时候，你的手机能够不“哧溜”地从你手指尖滑落，要感激你自己的指纹和汗腺。

为了验证自己的理论，他们一共对6名男性志愿者进行了研究。在实验中，他们要求受试者接触玻璃，然后通过激光成像进行分析。结果表明，当人类的手指尖接触坚硬且不透水的物品时，这部分汗腺就会额外分泌出一些体液，提供更高一点的摩擦力，从而更好地握住物品。在分泌出一定量后，汗腺孔就会马上封闭，防止体液过多反而导致手滑。

神奇的是，我们的指纹脊还能产生加速体液蒸发的效果，这与汗腺孔封闭的能力相结合，实现了对我们指尖汗液量的精准控制。在需要的时候，手指尖就会更湿润一点（虽然我们未必感觉得到），然后在不需要的时候，可以适当蒸发减少表面的体液。

Adams表示：“这种双重的水分管理机制，在干燥和湿润的环境下都为我们灵长类动物提供了进化的优势，这种操作和运动的能力，是熊或者大型猫科动物等生物所不具备的。”

人类祖先之所以能够在险象环生的史前时代生存下来，并且进化成今天的智慧生命，与使用工具有着密不可分的关系。在其他动物还单纯凭着自己的力量在自然界生存时，人类已经开始使用石头和木头制成武器来战斗以及用作生活物品。在使用的过程中，正是凹凸不平的指纹提供了摩擦力，让我们的祖先在使用工具时游刃有余，最终在自然界脱颖而出。

长期以来，科学家们都对指纹的这个功能有所了解，但这一项研究告诉我们，连指纹下的汗腺，也能够发挥类似的作用。在接触一些光滑、坚硬的物体时，汗腺分泌的体液可以让我们更好地抓住物体。不论我们的手是干还是湿，凭借二者结合形成的调控系统，我们都能够尽量防止手中的物品滑脱，这也是人类祖先相比于其他动物所拥有的优势。

研究意义

除了告诉我们指纹在人类历史上发挥的作用之外，该研究还有着其他的价值。对于那些开发智能手机或者是其他类似的经常被人类“玩弄于股掌之间”的日常用品的人来说，这也是一种参考，用来设计更加符合人体工程学的设备。

另外，未来会有越来越多先进的假肢会被开发出来，为有需要的人提供帮助。我们当然希望这样的假肢越逼真越好，那就要参考人类的指尖，为安装假肢的人提供必要的摩擦力。同时，通过人造指纹，也可以给安装假肢者提供虚拟现实的触觉感受，提高假肢的逼真性。

除了人类使用的假肢之外，在生产车间承担艰巨任务的机器人、机械臂也同样需要提供必要的摩擦力，保证零件或者设备不会滑落。

总之，我们的祖先进化出了指纹，必然是有其重要意义的。也许我们了解的还不够多，在未来，科学家也会继续相关的研究，破解更多祖先留给我们的“超能力”，并且将它们发扬光大。