Les cheveux du cuir chevelu étroitement bouclés protégeaient les premiers humains de la chaleur radiative du soleil, permettant à leur cerveau de se développer à des tailles comparables à celles des humains modernes. — ScienceDaily

“Les humains ont évolué en Afrique équatoriale, où le soleil est au-dessus de nos têtes pendant une grande partie de la journée, année après année”, a déclaré Nina Jablonski, professeur d’anthropologie à l’Université Evan Pugh à Penn State. “Ici, le cuir chevelu et le sommet de la tête reçoivent des niveaux beaucoup plus constants de rayonnement solaire intense sous forme de chaleur. Nous voulions comprendre comment cela affectait l’évolution de nos cheveux. Nous avons découvert que les cheveux étroitement bouclés permettaient aux humains de rester au frais et de conserver l’eau. “

Les chercheurs ont utilisé un mannequin thermique – un modèle à forme humaine qui utilise l’énergie électrique pour simuler la chaleur corporelle et permet aux scientifiques d’étudier le transfert de chaleur entre la peau humaine et l’environnement – et des perruques en cheveux humains pour examiner comment diverses textures de cheveux affectent le gain de chaleur du rayonnement solaire. Les scientifiques ont programmé le mannequin pour maintenir une température de surface constante de 95 degrés Fahrenheit (35 degrés Celsius), similaire à la température de surface moyenne de la peau, et l’ont placé dans une soufflerie à température contrôlée.

L’équipe a pris des mesures de base de la perte de chaleur corporelle en surveillant la quantité d’électricité requise par le mannequin pour maintenir une température constante. Ensuite, ils ont fait briller des lampes sur la tête du mannequin pour imiter le rayonnement solaire dans quatre conditions de cheveux du cuir chevelu – aucun, droit, modérément bouclé et étroitement bouclé.

Les scientifiques ont calculé la différence de perte de chaleur totale entre les mesures de la lampe et les mesures de la base pour déterminer l’afflux de rayonnement solaire vers la tête, a expliqué George Havenith, directeur du Centre de recherche en ergonomie environnementale de l’Université de Loughborough, au Royaume-Uni, qui a dirigé les expériences sur mannequin. . Ils ont également calculé la perte de chaleur à différentes vitesses de vent et après avoir mouillé le cuir chevelu pour simuler la transpiration. Ils ont passé leurs résultats à travers un modèle pour étudier comment les diverses textures de cheveux affecteraient le gain de chaleur dans une chaleur de 86 degrés Fahrenheit (30 degrés Celsius) et une humidité relative de 60%, comme les environnements en Afrique équatoriale.

Les chercheurs ont découvert que tous les cheveux réduisaient le rayonnement solaire sur le cuir chevelu, mais que les cheveux étroitement bouclés offraient la meilleure protection contre la chaleur radiative du soleil tout en minimisant le besoin de transpirer pour rester au frais. Ils ont rendu compte de leurs découvertes hier (6 juin) dans le Actes de l’Académie nationale des sciences.

“Marcher debout est la configuration et la croissance du cerveau est la récompense des cheveux du cuir chevelu”, a déclaré Tina Lasisi, qui a mené l’étude dans le cadre de sa thèse de doctorat à Penn State. Lasisi commencera comme professeur adjoint d’anthropologie à l’Université du Michigan à l’automne.

Alors que les premiers humains évoluaient pour marcher debout en Afrique équatoriale, le sommet de leur tête subissait de plus en plus le poids du rayonnement solaire, a expliqué Lasisi. Le cerveau est sensible à la chaleur, et il génère de la chaleur, d’autant plus qu’il grandit. Trop de chaleur peut entraîner des conditions dangereuses comme un coup de chaleur. Comme les humains ont perdu une grande partie de leurs poils, ils ont développé des glandes sudoripares efficaces pour rester au frais, mais la transpiration a un coût en eau et en électrolytes perdus. Les cheveux du cuir chevelu ont probablement évolué comme un moyen de réduire la quantité de gain de chaleur provenant du rayonnement solaire, gardant ainsi les humains au frais sans que le corps ait à dépenser des ressources supplémentaires, a déclaré Lasisi.

“Il y a environ 2 millions d’années, nous voyons Homo erectus, qui avait la même constitution physique que nous mais un cerveau plus petit”, a-t-elle déclaré. “Et il y a 1 million d’années, nous étions essentiellement à la taille du cerveau moderne, plus ou moins. Quelque chose a libéré une contrainte physique qui a permis à notre cerveau de se développer. Nous pensons que les cheveux du cuir chevelu ont fourni un mécanisme passif pour réduire la quantité de chaleur acquise. du rayonnement solaire que nos glandes sudoripares ne pouvaient pas.”

La recherche multidisciplinaire fournit des résultats préliminaires importants pour améliorer notre compréhension de la façon dont les cheveux humains ont évolué sans mettre les humains dans des situations potentiellement dangereuses, a déclaré Jablonski.

L’étude montre également que les anthropologues évolutionnistes disposent d’un outil supplémentaire dans le mannequin thermique – normalement utilisé pour tester la fonctionnalité des vêtements de protection – pour quantifier les données humaines qui sont autrement très difficiles à capturer, a ajouté Havenith.

“Le travail qui a été fait sur la couleur de la peau et la façon dont la mélanine nous protège du rayonnement solaire peut façonner certaines des décisions qu’une personne prend en termes de quantité de crème solaire nécessaire dans certains environnements”, a déclaré Lasisi. “J’imagine qu’une prise de décision similaire peut se produire avec les cheveux. Lorsque vous pensez à l’armée ou à différents athlètes s’exerçant dans divers environnements, nos résultats vous donnent un moment pour réfléchir et réfléchir : cette coiffure va-t-elle me faire surchauffer plus facilement ? Est-ce la façon dont je devrais porter mes cheveux de manière optimale ?”

James Smallcombe, de l’Université de Loughborough et de l’Université d’Australie, ont également contribué à la recherche ; et de Penn State Larry Kenney, professeur de physiologie, kinésiologie et chaire Marie Underhill Noll en performance humaine; Mark Shriver, professeur d’anthropologie ; et Benjamin Zydney, auparavant assistant de recherche de premier cycle et maintenant un ancien de Penn State.

La National Science Foundation et la Wenner-Gren Foundation ont soutenu ce travail.