愛美天性─睫毛科學

文/胡立德(David L. Hu) |2020.04.10
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文/胡立德(David L. Hu)

身為研究動物運動的科學家,最大的樂趣之一就是可以看見自然史博物館的後台,抵達不開放給大眾參觀的區域。在防震的房間所組成的迷宮裡,有無數個裝滿骨頭、毛皮和羽毛的架子和櫃子,是由美國的先驅、探險家,甚至是前總統所蒐集的。彼得在博物館的地下迷宮待了一個星期,小心檢視動物皮毛上的睫毛,並且測量了眼窩大小和睫毛長度。眼睛如果是圓形的,我們就測量直徑,如果是橢圓形的,就測量眼球高度和寬度的平均值。刺蝟的眼睛只有0.5公分寬,和鉛筆上的橡皮擦一樣小;長頸鹿的睫毛最長,約1.5公分,眼睛則將近4公分寬,跟卡布奇諾咖啡杯差不多。人眼只有2.4公分寬,通常只有一層睫毛,除非你和女星伊莉莎白.泰勒一樣天生基因突變,導致有雙層睫毛。

背後的公式

把所有數據放在一起時,我們驚訝地發現,睫毛的長度可以輕易地用數學公式來描述。平均而言,睫毛的長度大約是眼睛寬度的1/3,這稱作「定比」或等速生長,如同上周所觀察的尿道一樣。換言之,長頸鹿的眼睛其實就只是刺蝟眼睛的放大版罷了。眼睛愈大,睫毛愈長,兩者的比例固定。

這真是個很怪的發現,我們原本預期睫毛的長度分布並無章法可言。睫毛的密度就沒有規律,每1公分長可能排列20~80根睫毛。但不知何故,動物各異的體型、棲地及差異極大的演化關係卻都讓牠們長出長度比例一樣的睫毛。最佳的睫毛長度為何,又能為動物帶來什麼好處?

我們在裝了水的迷你茶杯上排滿假的人類睫毛,並剪成適當的長度,之後我們還嘗試使用篩網,效果和人類睫毛一樣。我們讓空氣往下送,並將杯子擺在吹得到風的地方。我們啟動風扇,然後靜靜等待,結果杯中的水蒸發速率還是很慢,大約是每分鐘1毫克,相當於每分鐘1隻螞蟻的重量。

讓你可以少眨眼1億次

結果令我們感到訝異,睫毛對水的蒸發速率確實有驚人的影響。沒有睫毛的杯子會花10分鐘蒸發,但若加上最佳長度的睫毛,就可以把這個時間延長到20分鐘。怪的是,我們如果使用更長的睫毛,這個功效就會消失;長睫毛有負面的效果,跟沒有睫毛一樣糟。我們猜測,若動物擁有最佳比例的睫毛,牠的淚膜水分蒸發速率是沒有睫毛的動物的一半;當蒸發速度只有一半,眨眼睛的次數就能減少成原來的一半。人類大約每6秒眨1次眼,因此在一生中,睫毛可以幫你省下超過1億次的眨眼動作。

沙漠中的動物除了擁有正確長度的睫毛外,還演化出其他特徵。駱駝擁有多層睫毛,可以更進一步阻擋氣流;再不行牠們就會閉上自己的透明眼皮──瞬膜 ,以順利穿越沙塵暴。

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