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Was uns eine Haarsträhne verrät

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Kürzlich hat das Zentrum für Quantennanowissenschaften des Instituts für Grundlagenforschung [IBS] mit der Erfindung eines Speichermediums auf atomarer Ebene das Podium in verwandten Bereichen erobert. Wir treten über das Mikrozeitalter des 20. Jahrhunderts in das Nanozeitalter des 21. Jh. ein.

Das winzige und feine Speichermedium, eine Entdeckung nach einem Jahrhundert der Forschung, wurde bereits auf unseren Kopf gepflanzt. Es ist das Haar.

Das Haar beginnt schon vor der Geburt zu wachsen. Sieben Wochen nach der Empfängnis sind Haarfollikela1 im Hautgewebe zu beobachten. In der 10. bis 13. Schwangerschaftswoche beginnt das Haar auf der Kopfhaut zu wachsen, und gegen 20 Wochen erscheinen Augenbrauen und Wimpern, und der Fötus wird von Lanugo, einem feinen Flaumhaar, bedeckt. Zwischen der 33. und 37. Woche fällt das meiste Lanugo aus, und die Haarsträhnen werden dicker.

1. Der Haarfollikel ist ein Hautgewebe, das die Haarwurzel umgibt und das Haar mit Nährstoffen versorgt.

Ob unser Haar nun zu viel, zu wenig, zu lang oder zu kurz ist, wir machen uns unser ganzes Leben lang Gedanken darüber, von der Zeit an, als wir noch Embryonen waren. Warum haben wir Haare, und welche Rolle spielen sie? Hören wir uns die Geschichte an, die eine dünne Haarsträhne uns zu erzählen hat.

Verzicht auf Haare und Schutz des Gehirns

Biologisch gesehen wird der Mensch als Primat eingestuft. Eines der Hauptmerkmale, das den Menschen von anderen Primaten unterscheidet, ist, dass er keine nennenswerten Haare auf der Haut hat. Obwohl Menschen Bart- und Kopfhaare haben, ist ihre Haut im Vergleich zu Schimpansen oder Orang-Utans viel glatter. Was ist der Grund dafür?

Menschen haben im Verhältnis zu ihrer Körpergröße größere Gehirne als alle anderen Tiere. Das Hirngewebe ist außerordentlich hitzeempfindlich; ein Hitzschlag kann eintreten, wenn die Körpertemperatur 40 ℃ erreicht, und schon ein leichter Anstieg von 2 ℃ kann zum Hirntod führen. Um die lebensbedrohliche Situation zu vermeiden, muss der Körper Wärme abgeben, bevor die Körperkerntemperatur2 über den Normalwert ansteigt. Hätte der Mensch wie andere Primaten dichte Haare auf der Haut, würde dies den Wärmefluss blockieren und die Kontrolle der Körpertemperatur erschweren.

2. Die Körperkerntemperatur ist die Temperatur des Blutes im Herzen und beeinflusst die Temperatur des Gehirngewebes.

Wissenschaftler gehen davon aus, dass die frühen Menschen viele Haare auf ihrer Haut hatten. Schon ein 10-20-minütiger Spaziergang konnte zu einem Hitzeschlag führen, aber heute ist nur noch das nötigste Haar auf dem menschlichen Körper vorhanden. Obwohl der Grund dafür nicht eindeutig geklärt ist, hat es dem Menschen geholfen, seine Körpertemperatur bei 36,5 ℃ zu halten und das Gehirngewebe zu schützen.

Das Kopfhaar, das zu den verbliebenen Haaren gehört, bedeckt die Oberseite des menschlichen Körpers und schützt das Gehirn und die Kopfhaut vor der Außenwelt. Wenn der Kopf gegen etwas stößt, dienen die Haare als erste Verteidigungslinie des Körpers. Es federt den Aufprall ab, sodass das Gehirn nicht direkt betroffen ist. Im Sommer hilft das Haar, die Kopfhaut vor den starken ultravioletten [UV] Strahlen der Sonne zu schützen, und im Winter hilft es, den Wärmeverlust an die Außenluft zu verhindern, damit der Körper die Kälte aushalten kann.

Warum fällt das Haar aus?

Haare begleiten die Menschheit schon seit langer Zeit. Dennoch fallen sie hilflos aus. Manchmal fallen ein paar Strähnen aus, manchmal sogar eine ganze Handvoll Haare. Es wäre schön, wenn das Haar immer gleich bliebe, aber warum fällt es immer wieder aus?

Der Hauptgrund, warum Haare ausfallen, ist, dass jede Haarart am menschlichen Körper eine eigene Lebensdauer hat. So wie die Scharonrose immer wieder am gleichen Baum blüht und verwelkt, fallen alle Haare, auch die Kopfhaare, nach einer bestimmten Zeit aus und wachsen an der gleichen Stelle wieder nach. Diese drei sich wiederholenden Phasen – Anagen, Katagen und Telogen – werden als „Haarzyklus“ bezeichnet. Die Wachstumsphase des Haares dauert bis zu sechs Jahre. Im Gegensatz dazu haben andere Haartypen wie Augenbrauen, Wimpern und Lanugo einen Zyklus von weniger als sechs Monaten, und sie wachsen nur halb so schnell wie das Kopfhaar. Aus diesem Grund sind sie viel kürzer als das Kopfhaar.

Während der anagenen Phase von zwei bis sechs Jahren teilen sich die Stammzellen der Haarfollikel aktiv. Normalerweise wächst das Haar etwa 0,4 mm pro Tag, 1 cm pro Monat und 15 cm pro Jahr. Die Geschwindigkeit des Haarwachstums wird jedoch von vielen verschiedenen Faktoren beeinflusst, z. B. von Geschlecht, Alter, ethnischer Zugehörigkeit, Gesundheitszustand und Jahreszeit.

Wenn das Haar in die katagene Phase eintritt, die mehrere Wochen dauert, und die anagene Phase durchläuft, sterben fast alle Haarzellen ab. Danach beginnt die Produktion neuer Haarzellen, aus denen neues Haar entsteht. In der Telogenphase, die 4-6 Monate dauert, hört die Zellteilung auf und das Haar fällt aus. Der Haarfollikel legt eine Pause ein und bereitet sich auf die Wiederaufnahme der anagenen Phase vor.

Normalerweise befinden sich 85 % unserer Haare in der Anagenphase und die restlichen 15 % in der Katagen- oder Telogenphase. Viele Menschen stoßen einen besorgten Seufzer aus, wenn sie sehen, dass ihnen jeden Morgen die Haare ausfallen, aber wenn man bedenkt, dass der Kopf eines Durchschnittsmenschen etwa 100.000 Haarsträhnen hat, ist es normal, dass man pro Tag 50 bis 100 Strähnen verliert.

Die drei Schichten des Haares, dünn aber stark

Der Teil des Haares oberhalb der Kopfhaut, an den die meisten Menschen denken, wenn sie das Wort „Haar“ hören, wird als Haarschaft bezeichnet, und der Rest des Haares, der im Follikel unter der Haut verankert ist, wird als Haarwurzel bezeichnet. Der Haarschaft hat in der Regel einen Durchmesser von 50-100 Mikrometern [μm],3 und besteht aus drei Schichten.

3. 1 Mikrometer ist 1 Millionstel eines Meters.

Der Haarschaft besteht aus der Kutikula, dem Kortex und der Medulla. Die Medulla, die innerste Schicht des Haarschafts, ist mit Luft gefüllt. Je mehr Luft sie enthält, desto glänzender sieht das Haar aus. Das Mark besteht aus unregelmäßigen, bienenwabenförmigen Zellen und ist normalerweise in dickem Haar zu finden.

Der Kortex, der 80 % des Haares ausmacht, bestimmt die Elastizität, Stärke, Textur und Farbe des Haares. Die Zellen in der Kortikalis bilden dicke Keratinfäden, die dem Haar Festigkeit und Flexibilität verleihen. Eumelanin, ein dunkles Pigment, und Phäomelanin, ein helleres Pigment, die die Haarfarbe beeinflussen, befinden sich ebenfalls in der Kortexschicht des Haares. Im Allgemeinen haben Nordostasiaten mehr Eumelanin und Nordeuropäer mehr Phäomelanin, was erklärt, warum die Haarfarbe je nach ethnischer Herkunft variiert. Eine verringerte Menge an Melamin führt zu weißem Haar, der ursprünglichen Haarfarbe. Dies ist bei jedem Menschen der Fall, auch wenn die Geschwindigkeit des Ergrauens der Haare von Mensch zu Mensch unterschiedlich ist.

Die äußerste Schicht ist die Kutikula, die 0,3-0,5 μm dick ist. Die keratinproduzierenden Epidermiszellen überlappen wie Schuppen; sie bedecken das Innere des Haares und schützen es vor äußeren Reizen wie Hitze, Licht und Chemikalien. Die Epidermiszellen sind zum Haarende hin nach außen gerichtet, um zu verhindern, dass schädliche Insekten bis zur Kopfhaut vordringen. Wenn man das Haar in der Hand hält und nach unten streicht, ist es glatt, aber nicht so glatt, wenn man es in die andere Richtung streicht.

Diese dreischichtige Struktur macht das Haar stark, obwohl es dünn aussieht. Im Märchen „Rapunzel“ der Gebrüder Grimm klettern die Hexe und der Prinz mit Rapunzels langen Haaren auf die Spitze des Turms. Das mag wie eine absurde Geschichte aus einem Märchen klingen, aber eine Haarsträhne ist stärker, als wir denken. Natürlich kann sie je nach Dicke, Beschädigung, Nährstoffgehalt und Feuchtigkeitsmenge im Inneren unterschiedlich stark sein, aber normalerweise kann eine Haarsträhne bis zu 150 g tragen. Angenommen, Rapunzel hat 100.000 Haare, dann kann ihr Haar der Theorie zufolge bis zu 15 Tonnen tragen.

Informationen aus einer Haarsträhne

Heutzutage werden Verbrecher anhand ihrer Haare am Tatort gefasst, und auch die Blutsverwandtschaft zwischen einem Elternteil und einem Kind wird anhand von Haaren bestätigt. Tatsächlich enthält eine Haarsträhne so viele Informationen.

Da die Sequenz der DNA-Molekülkette von Mensch zu Mensch unterschiedlich ist, kann sie wie ein Fingerabdruck zur Identifizierung von Personen verwendet werden. Auch die Haarwurzel, die aus versteinerten Körperzellen besteht, enthält DNA. So ist es möglich, durch Extraktion der DNA und Analyse der Gene das Geschlecht, das Alter, die Größe, die körperliche Erscheinung und sogar die mögliche Krankheit des Besitzers zu bestimmen. Mit früheren Techniken war es nur möglich, die mitochondriale DNA zu trennen. Der Mensch hat jedoch eine Technologie zur Trennung der Kern-DNA oder der genomischen DNA entwickelt, sodass es einfach ist, aussagekräftige DNA aus Haaren zu extrahieren.

Wenn bestimmte Medikamente konsumiert werden, werden die Wirkstoffe über die Kapillaren in die Haarwurzeln aufgenommen. Da sich die keratinisierten Medikamente entlang des Haares bewegen, das aus den Haarwurzeln wächst, kann die Einnahme von Medikamenten und der Zeitpunkt der Einnahme durch Testen der Bestandteile in Abhängigkeit von der Haarlänge ermittelt werden. Es gibt auch die sogenannte Haargewebe-Mineral-Analyse [HTMA], die das Ungleichgewicht der Ernährung im Körper, wie z. B. Überernährung und Nährstoffmangel, durch den Vergleich und die Analyse der Menge von etwa 30 Mineralien und 8 Schwermetallen im Haar bewertet und Empfehlungen für die Erhaltung der Gesundheit gibt.

Auch ohne eine gründliche Untersuchung kann der Gesundheitszustand allein durch das Betrachten der Haare mit bloßem Auge erkannt werden. Das Haar ist eng mit dem Blut verbunden, denn es wächst durch die Aufnahme von Nährstoffen aus dem Blut, das in der Kopfhaut fließt. Für Menschen, die aufrecht gehen, ist es schwieriger, das Blut zum Gehirn zu leiten als für andere Tiere. Aus diesem Grund verlieren Menschen, die an Anämie leiden, manchmal ihre Haare, weil sie nicht ausreichend mit Nährstoffen versorgt werden.

Das Haar wächst ein Leben lang immer wieder an der gleichen Stelle, schützt die Kopfhaut und liefert eine enorme Menge an Informationen. Die Stärke und die Menge an Informationen, die in einem so dünnen und feinen Raum enthalten sind, übersteigen die Vorstellungskraft.

Und fürchtet euch nicht vor denen, die den Leib töten, doch die Seele nicht töten können; fürchtet euch aber viel mehr vor dem, der Leib und Seele verderben kann in der Hölle. 29Kauft man nicht zwei Sperlinge für einen Groschen? Dennoch fällt keiner von ihnen auf die Erde ohne euren Vater. 30Nun aber sind auch eure Haare auf dem Haupt alle gezählt. Darum fürchtet euch nicht; ihr seid besser als viele Sperlinge.Mt 10,28-31

Literaturhinweise
Park Cheol-Won. 탈모, 발모, 머리카락 세포 [Haarausfall, Haarwachstum, Haarzellen]. Korea: Book Lab, 2013.
Stenn, Kurt. Hair: A Human History [Eine menschliche Geschichte] New York, NY: Pegasus Books, 2016.
Lee Hwa-Yeong. 라푼젤도 모르는 머리카락의 비밀 [Geheimnis der Haare, das selbst Rapunzel nicht kennt]. Kinder Donga Wissenschaft Band 5, 1. März 2011.