為什么有的人是直發，有的人則是卷發？這似乎是個簡單的問題，但答案卻相當復雜。 

　　  

　　頭發是卷是直，基因說了算 

　　從根本上來說，一個人頭發的質地是直的還是卷的，取決于ta的基因。之所以有卷發，其中的原理和豌豆差不多：人類的卷/直發是由等位基因控制的。直發是由EDAR的等位基因控制。  


EDAR在染色體上的位置 圖源Wikipedia 

　　  

　　根據科學家的研究，如果我們按卷曲程度進行分級，大致可以得到8個等級的彎曲程度，等級越高，卷曲程度越大。 


8個不同等級的卷發程度圖源，文獻1 

　　  

　　并且不同的毛發卷曲程度，其橫截面形狀也不一樣。通常來說，頭發越直，其橫截面越圓，看起來更粗。  


不同頭發彎曲類型的橫截面 圖源：https://curlyhairlounge.com 

　　  

　　亞洲人一般屬于1——2等級的發質，如果想要擁有更卷的頭發只能去燙了。但近半數的歐洲人卻并不需要燙發，因為他們多數人的頭發卷曲程度更高。 

　　據研究，在歐洲人群（高加索人）中，只有12% 的人有純粹的直發，36% 有等級2的卷發，38%有等級3卷發，剩下的都是等級4的卷發；亞洲人群中，約29%的人有直發，最多為等級2的卷發約51%，剩下的為16%的等級3卷發和2%的等級4卷發；而非洲人大多數都是等級5以上的卷發，詳見圖表：  


不同種族人群的發質差異 圖源：文獻1 

　　除了遺傳因素外，其他如營養、生活環境、生活習慣等也對頭發的卷曲程度有影響。但最主要的還是遺傳因素，大概占了85~95%的影響性。這意味著你的直發或卷發，其原因約有十分之九可以歸于DNA。 

　　  

　　同樣是卷發，為什么你的是波浪卷，我的是綿羊卷 

圖源：pixabay 

　　這就得說到卷曲程度是由什么決定的了。 

　　先科普一個小知識，毛發纖維的組織結構分為3層，即鱗片層、皮質層和髓質層。而皮質層是毛發纖維的主要組成部分，它是由許多蛋白質細胞組成的。皮質層細胞又分為正皮質層和副皮質層兩種。卷曲的毛發，在卷曲波外側的稱為正皮質細胞，內側的稱為副皮質細胞。 

　　對于毛發的卷曲緣由，其主要理論就是圍繞這一層細胞展開，目前學界有兩種主流的看法。第一種是毛發的卷曲程度與毛發細胞的數量分布有關，卷曲纖維的外側（正皮質細胞）比內側（副皮質細胞）有更多的細胞，類似拱門的設計結構。隨著卷曲程度的增加，卷曲內側細胞數量減少。 

　　第二種觀點認為，是因為較長的正皮質細胞排列在毛發纖維的外面，而副皮質細胞排列在毛發纖維的內邊緣，長度的差異導致毛發發生彎曲。 

　　那到底哪種說法是對的呢？幾十年來一直都沒有結論，因為對于這個主題的研究長期處于理論階段，沒有人真的做實驗。最終這一科學真相的發現還得感謝美利奴綿羊。 

　　  

　　檢測羊毛竟然能知道人頭發卷曲的真相？ 


美利奴綿羊毛和人類的頭發非常相似，而且更容易研究 

圖源：https://www.abc.net.au/cm/rimage/9572536-3x2-large.jpg?v=2 

　　  

　　科學家為了搞懂頭發卷曲的真相，他們決定研究頭發的微觀結構。他們想到可以計算和測量單根頭發的毛細胞。可人類的頭發太粗了，細胞太多。 

　　于是科學家們找到了美利奴綿羊，這是一種有著令人難以置信的纖細自然卷曲毛發的動物。并且美利奴羊毛比人類的頭發細5倍，其基本的生物學結構與人頭發相似，所以可以通過測量美利奴羊毛卷曲的原因知道人頭發卷曲的真相。 


美利奴綿羊毛比人類的頭發細5倍 圖源：CSIRO https://www.abc.net.au/cm/lb/9562512/data/hair-vs-wool-data.jpg 

　　  

　　科學家從新西蘭的一個農場的6只美利奴綿羊身上薅了些羊毛。并選擇了其中700根羊毛，每根羊毛的直徑不超過5微米，長度不超過0.5厘米。 

　　這些羊毛經過清洗，去除羊毛脂的涂層，以及羊毛在生長過程中造成的任何人為彎曲，從而使羊毛處于最自然的狀態。 

　　之后，這些纖維被切成均勻的碎片，利用靜電力把它們移動到載玻片（一種玻璃片）上，對這些樣本的片段進行染色，最后在顯微鏡下觀察。測量出每個纖維的平均曲率，然后放大到曲線上精確點的細胞結構。 

　　  


載玻片上的單根羊毛片段 圖源：AgResearch Ltd https://www.abc.net.au/cm/lb/9570904/data/microscopic-wool-fibre-data.jpg 

　　他們觀察了細胞數量內外側的差異，以及兩種不同類型的細胞內外側的分布規律。結果發現，這兩種假設都不正確。 

　　研究結果發現顯示，雖然毛發的正皮層細胞在大多數情況下確實比的副皮層細胞要長，但有少數情況下副皮質層細胞比正皮質層細胞要長。 

 


染色顯示纖維狀的正皮層細胞(橙色)和副皮層細胞(綠色) 圖源：AgResearch Ltd https://www.abc.net.au/cm/lb/9568412/data/microscopic-fibre-data.jpg 

 


紅色為正皮質層細胞，綠色副皮質層細胞，在多數情況下，正皮層細胞比副皮質層細胞要長。圖源：文獻2 

　　  

　　這就出現了一個問題，在毛發特定的位置，如果副皮質層比正皮質層要長，這個位置的毛發是如何卷曲的呢？因此科學家繼續研究發現，毛發卷曲不僅和細胞長度有關，還和細胞的排列方式也有關系。 


有時候正皮質層細胞（紅色）比副皮質層細胞（綠色）要長，有時候則反之，這是因為毛發卷曲不僅和細胞長度有關還和排列方式有關 圖源：文獻2 

　　  

　　他們的結論是，毛發卷曲的關鍵并不在于細胞數量，而是在于細胞長度和排列方式。對于卷曲的頭發，在同樣數量的正皮質層細胞和副皮質層細胞下，由于細胞的長度和排列方式差異，導致卷發外徑長度比內徑要長得多。所以出現了毛發卷曲。頭發越直，內外的細胞長度越接近。 

　　最終科學家將其研究成果發表在《實驗生物學雜志》Journal of Experimental Biology。 

紅色為外徑細胞，綠色為內徑細胞 圖源：文獻2 

　　  

　　這就是毛發卷曲的秘密。 

　　  

　　參考文獻： 

　　Medland, S. E., Nyholt, D. R., Painter, J. N., McEvoy, B. P., McRae, A. F., Zhu, G., … Martin, N. G. (2009). Common Variants in the Trichohyalin Gene Are Associated with Straight Hair in Europeans. The American Journal of Human Genetics, 85(5), 750–755. doi:10.1016/j.ajhg.2009.10.009 

　　Harland D P, Vernon J A, Woods J L, et al. Intrinsic curvature in wool fibres is determined by the relative length of orthocortical and paracortical cells[J]. Journal of Experimental Biology, 2018, 221(6): jeb172312. 

科學家終于發現自然卷的秘密

圖文簡介

摘要：毛發卷曲的關鍵并不在于細胞數量，而是在于細胞長度和排列方式。