Divulgación y enseñanza de la ciencia

Pandilla Kids (3ro., 4to., 5to. y 6to. Año de primaria)

PK-DC-195 Dedos arrugados y huellas dactilares.

Asesor: ROSALIA ORNELAS ENRÍQUEZ

Resumen

Las huellas dactilares a lo largo de la historia han sido consideradas de mucha importancia, se han descubierto características que las hacen únicas, pero; ademas de actualmente ser un medio de identificación y ser una característica única en cada ser humano, ¿tienen alguna otra función?. La presente investigación se desarrolla a partir de descubrir, porqué y para qué se arrugan las huellas y los dedos cuando están mojados.

https://youtu.be/rFhPAT7Q5xQ

Pregunta de Investigación

¿porqué o para qué se me arrugan las huellas de los dedos cuando están mojados?

Planteamiento del Problema

Las huellas dactilares son una característica única de cada persona, aun así, probablemente, aunque todos los días experimentamos el efecto de que se nos arruguen los dedos al bañarnos, lavar, hacer deportes acuáticos, ir de vacaciones, etc; realmente alguien sabe ¿porque sucede?

Antecedentes

El uso de las huellas digitales como marca de identidad personal tiene una larga historia. Hace 4.000 años, los babilonios ya las usaban para firmar contratos. Al menos desde el siglo XI a.C. se conocía en China, de donde se cree que llegó a Persia con la dinastía de Tamerlán, en el siglo XIV. En esa época, el historiador Rashid al-Din Tabib afirmaba: “La experiencia muestra que no hay dos personas cuyos dedos sean exactamente iguales”.

Fue hasta mediados del siglo XIX cuando surgió el sistema moderno de las huellas dactilares. William Herschel, un magistrado colonial británico en la India, estaba preocupado por los casos de personas que se negaban a reconocer contratos firmados a mano o con un sello. Había visto también que a veces esos contratos se suscribían con una marca de uña o de diente, y eso le dio la idea, en 1858, de que cierto hindú que debía proporcionarle material de construcción, en vez de firmar el contrato, estampara detrás la palma de su mano, mojada en la tinta que se usaba para los sellos oficiales. Herschel siguió haciendo pruebas y pronto descubrió que era más práctico marcar con las yemas de los dedos, en vez de con la palma completa. Era consciente de que estas marcas no tenían valor legal, pero también se dio cuenta de que comprometían emocionalmente al cumplimiento de lo acordado. Herschel reunió una enorme colección de huellas dactilares y comenzó a estudiarlas, hasta llegar a la convicción de que no cambiaban con el paso del tiempo y que las de cada persona eran únicas e irrepetibles. En 1877, en un informe al gobernador de Bengala, sostuvo que las huellas dactilares eran “un método de identificación de personas mucho más infalible que la fotografía”.

Charles Darwin, usó los datos de Faulds y de Herschel, y confirmó la idea de que las huellas eran únicas para cada persona; de hecho, calculó que la probabilidad de encontrar dos huellas idénticas era de una entre 64.000 millones.

Objetivo

Dar a conocer, la importancia de las huellas dactilares y él porque o si tienen alguna utilidad los dedos cuando se arrugan.

Justificación

Elegí este tema porque aparte de ser una duda personal, pregunte a varios adultos  esta misma duda y ninguno me supo dar una respuesta.

Hipótesis

Si pregunto a mas personas, si saben porque las huellas de los dedos se arrugan con Joel agua, la mayoría no tendrá una respuesta, pienso que si tiene una función y debe ser dada a conocer. 

Método (materiales y procedimiento)

 

INVESTIGACION DOCUMENTAL

¿Qué son las huellas dactilares?

La comúnmente denominada “huella dactilar” es una estructura presente en la yema de los dedos formada por las crestas papilares, que no son más que glándulas de secreción de sudor situadas en la dermis. Mediante los poros existentes en estas crestas el organismo segrega gotas de sudor, las cuales al mezclarse con la grasa siempre presente en la piel hacen que nuestra “huella” quede impresa en cualquier superficie que toquemos. La estructura que forman estas crestas papilares en nuestros dedos es única para cada persona, generando un mosaico que nos identifica biunívocamente. Esta estructura viene -parcialmente- determinada por nuestros genes, aunque también influyen determinados factores durante el desarrollo embrionario. Una vez definida la huella ya permanece inalterada de por vida (se considera que quedan completamente formadas en la semana 19 de gestación). Podemos decir que una estructura inicial viene definida genéticamente; el resto depende un poco del azar ocasionado por pequeñas fuerzas que atienden a patrones no lineales, según las últimas investigaciones que le han dado un enfoque matemático (teoría de Kücken-Newell).

¿Para qué sirven las huellas dactilares?

Según los expertos en anatomía evolutiva:

Gracias a estas curvaturas la superficie de nuestros dedos no es del todo lisa y eso nos permite coger objetos con una mayor adherencia, sin tanto riesgo de que se nos resbalen.

Mejora nuestra sensibilidad táctil, permitiéndonos sentir con mayor claridad texturas suaves (esto viene determinado por la frecuencia de las micro vibraciones cutáneas que experimentamos al deslizar la palma de la mano por una superficie).

Permiten una mejor distribución del sudor en una zona tan importante debido a su utilidad.

Cabe destacar, por último, que en las extremidades inferiores (en los dedos de los pies) también disponemos de huellas dactilares, aunque estas han perdido su utilidad biológica en nuestra especie, ya que no manipulamos objetos con ellas, pero históricamente tuvieron una función similar.

¿por qué se arrugan los dedos al entrar en contacto con el agua?

Al contrario que el resto del cuerpo, la piel de los dedos y palmas de las manos y de los dedos y plantas de los pies se arrugan tras un tiempo de exposición al agua.

Algunos creen que se trata de una reacción bioquímica; un proceso osmótico por el cual el agua arroja una serie de componentes en la piel, dejando una zona reseca y arrugada en su lugar.

Pero hace un siglo los científicos ya sabían que esta curiosa reacción no era un simple reflejo o el resultado de la ósmosis.

Eso gracias a que los cirujanos aprendieron que si eliminaban ciertos nervios de los dedos, éstos ya no se arrugaban.

Los dedos “arrugados” son, entonces, señales de un sistema nervioso intacto.

De hecho, la reacción de arrugarse fue sugerida como una forma de determinar si el sistema nervioso simpático funcionaba correctamente en pacientes que no respondían a otros estímulos.

Evolución

El neurobiólogo Mark Changizi, del instituto de investigación sobre inteligencia artificial 2AI Labs, cree que hubo una adaptación.

Los dedos “arrugados” podrían estar, por lo tanto, diseñados para el agarre en condiciones tanto húmedas como secas.

Es extremadamente difícil probar que cualquier característica biológica es una adaptación, y mucho menos aun que pudo haber evolucionado.

Pero los investigadores pueden buscar pistas que indiquen si una característica pudo haber evolucionado como una adaptación.

En 2011, Changizi y sus colegas encontraron evidencia de que los dedos “arrugados” actuaban como bandas de rodamiento, canalizando el agua fuera de los dedos de las manos y pies cuando se mojan, y permitiendo a los primates -humanos y macacos- mantener su capacidad de agarre.

En otras palabras, las arrugas que resultan de la exposición al agua pueden ser consideradas diminutos sistemas de drenaje manuales de río.

En una “cuenta” típica, varios arroyos convergen en canales más grandes que, al final, desembocan en un río central, de la misma manera que las ramas de los árboles más pequeñas forman otras más grandes que terminan en el tronco del árbol.

Además, los tramos de tierra entre los ríos y arroyos están desconectadas.

Para averiguar si los dedos “arrugados” de los primates tenían características similares a las cuencas hidrográficas, Changizi y su equipo analizaron fotos de 28 dedos humanos.

Descubrieron que los dedos rugosos tenían exactamente la formación inversa a los drenajes de los ríos, con un “árbol” de piel abultada, marcado por canales divergentes, hundidos y desconectados entre sí.

Las partes que sobresalen no están colocadas al azar; ese patrón invertido tiene sentido.

Los ríos hacen que confluya el agua, mientras que los canales de un dedo “arrugado” tienen la función de expulsar el agua.

“Al presionar la yema del dedo en una superficie húmeda, se exprime el líquido de debajo del dedo a través de los canales, y al terminar este singular flujo pulsátil toda la piel del dedo entra en contacto con la superficie”, escribieron los investigadores.

Investigaciones

Un estudio de 2013 dirigido por neurocientíficos británicos reveló que los dedos arrugados ayudan a la gente a manipular objetos mojados.

En el experimento, 20 personas tenían que transferir 45 objetos de diferentes tamaños de un contenedor a otro.

En algunos casos, los objetos estaban secos y los dedos de los participantes estaban o lisos o arrugados. En otros casos, los objetos estaban sumergidos.

Los científicos encontraron que los dedos “arrugados” permitían a los participantes transferir los objetos más rápidamente cuando estaban sumergidos, aunque no encontraron diferencia alguna en el caso de los objetos secos.

Sin embargo, un estudio similar de 2014, dirigido por investigadores alemanes, demostró lo contrario.

En esa investigación los científicos hicieron a 40 personas transferir 52 canicas y dados de diferentes tamaños y peso de un contenedor a otro.

Y descubrieron que no existían diferencias significativas en las habilidades para manipular objetos, independientemente de que los dedos estuvieran lisos o arrugados, o de que los objetos estuvieran secos o sumergidos.

Del mismo modo, un grupo de investigadores taiwaneses ejecutó una serie de experimentos con ayuda de un voluntario de 24 años.

Evaluaron la fricción aplicada a una superficie lisa por las yemas de sus dedos lisas o arrugadas, y cuánta fuerza de sus manos aplicaba al deslizarse a través de una barra. También midieron su capacidad para unir dos extremos de un resorte.

Sin embargo, en lugar de encontrar diferencias, descubrieron que su rendimiento era menor cuando sus dedos estaban arrugados, en cada una de las pruebas.

Pero si la reacción de la piel arrugada evolucionó como una adaptación no fue, desde luego, para las condiciones artificiales de los laboratorios en que se condujeron estos experimentos.

Changizi cree que la reacción del arrugamiento de la piel es útil para apoyar el propio peso corporal, y no tanto para manipular pequeños objetos.

Para que una prueba de comportamiento sea válida debería poner a prueba cosas como el agarre a los árboles o la manipulación de objetos pesados, y no de pequeñas canicas, dice el científico.

“No estás en riesgo alguno de un resbalón cuando tu tarea es transferir canicas de un cubo a otro. La clave es evaluar el impacto de la piel arrugada en movimiento, y no tanto la destreza”, asegura.

INVESTIGACION DE CAMPO

Para mi investigación de campo hice una pequeña encuesta por internet, para conocer de manera muy en general si las personas saben porque se les arrugan las huellas de los dedos con el contacto prolongado al agua y cía alguna vez se lo  habían preguntado.

Experimentación 1. Pregunte a 5 personas, si al bañarse se les arrugaban los dedos y les pedí a esas personas, que tomaran el tiempo en el que se les arrugaban los dedos al bañarse, si es que se les arrugaban.

Experimentación 2. Pregunte a 5 personas diferentes si al lavar los trastes se les arrugaban los dedos, y si podían tomar el tiempo que tardaban en lavar y si es que los dedos se les arrugaban tomaran el tiempo.

Experimentación 3. En alberca se tomó el tiempo de cuánto tardaban en arrugarse los dedos y si al trepar sentíamos alguna utilidad.

Experimentación 4. Tomaré varios sujetos e imprimiré sus huellas en un papel, después todos tomarán pelotas y las pasarán de un lado a otro, se medirá el tiempo, después permanecerán sus manos en agua por 20 minutos a diferentes temperaturas, luego pasaran las mismas pelotas pero ahora mojadas de un lugar a otro. Finalmente tomaré una impresión de las huellas arrugadas. 

Galería Método

Resultados

Encuesta

De mis 40 encuestados, la mayoría no sabe porque se le arrugan los dedos pero si se lo habían preguntado alguna vez, de los encuestados que reportaron si saberlo, tome una muestra para comunicarme directo con ellos y preguntarles ¿porqué? y me comentaron que era para el mejor agarre de los objetos.

Experimentación 1.

A las personas SI se les arrugaron los dedos pero en un promedio de 12 minutos después de comenzar su baño y fue de forma moderada.

Experimentación 2.

Mis sujetos no reportaron que se les arrugaran los dedos en este proceso que duraba entre 5 y 10 minutos.

Experimentación 3.

El agua estaba fría y tardaron nuestros dedos en empezar a arrugarse entre 15 y 17 minutos después de permanecer en el agua continuamente. En cuanto al agarre en liso nos resbalamos, pero en roca y en un tronco del árbol parecía sentirse más agarre. Pero podría también tratarse del la propia textura del tronco y las rocas.

Experimentación 4.

Pude comprobar que depende también de la temperatura del agua el tiempo que tardan en arrugarse los dedos, fue el sujeto del agua caliente a quien se le arrugara los dedos primero, y al sujeto del agua helada al final del tiempo apenas se le comenzaban a arrugar.

En la impresión de los dedos me pude percatar que aunque la huella aun con dedos arrugados sigue ahí, se vuelve la impresión un poco más ancha. 

Los sujetos pasaron las pelotas más rápido cuando estaban secas sus manos y las pelotas, que cuando estaban arrugada y mojadas las pelotas.

Tardaron en arrugarse los dedos:

Agua caliente:12 minutos

Agua tibia: 14 minutos

Agua al tiempo: 15 minutos 

Agua fría: 15 minutos 

Agua helada: 20 minutos.

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

Con esta investigación llegue a las siguientes conclusiones:

  1. No hay alguna investigación que aclare al 100% el motivo de porque los dedos se arrugan o para que sirven arrugados, de mi investigación documental concluyo que no es una reacción física para el agarre de cosas como objetos, sino, como una respuesta del sistema nervioso, pues el cambio no surge de manera instantánea al contacto, si no que depende del tiempo y hasta de la temperatura a la que sean expuestos nuestros dedos. 
  2. No se podría determinar la utilidad del agarre de objetos, pues también dependen de las condiciones ambientales, ya que en condiciones de naturaleza como para trepar troncos y rocas podrían resultar útiles para el agarre, pero también sería difícil comprobarlo ya que podría ser el mejor agarre producto de las texturas de las propias rocas o troncos. 
  3. El ser humano es único y posee características especiales e increíbles y aunque en este momento, no podrían ser determinadas con exactitud, tal vez algún día y nos podrían sorprender aun más de lo que esperamos. 

Bibliografía

Infobae 31 enero 2017

National Geographic historia 9 marzo 2020 Juan Jose Sanchez Arreseigor

La ciencia de la mula Francis blog de Francisco R Villatoro.

“Models for fingerprint pattern formation,” , Michael Kücken, Forensic Science International 171: 85-96, 2007

“Fingerprint formation,” , Michael Kücken, Alan C. Newell, Journal of Theoretical Biology, 235: 71-83, 2005 

Republica cientifica. publicado el 9 de julio de 2012.

¿Qué solos mocos? Gabriel de León, junio de 2019, B de Blok. Santiago de Chile.

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Results

Discussion

Conclusions

Bibliography