Sun Ah tìm đến bãi biển vào mùa hè nóng nực. Ánh nắng chói mắt, mồ hôi chảy ròng ròng, nhưng nhìn ngắm biển xanh và cát trắng trải dài trước mắt khiến tâm trạng cô thật nhẹ nhõm. Sun Ah bước chân trần lên bãi cát trắng với mong muốn làm ướt dù chỉ là bàn chân mình trong sóng biển, và vui mừng như một đứa trẻ khi cảm thấy nước biển mát lạnh chạm vào mắt cá chân. Khi đang đi dạo trên bãi cát trắng, cô bị vỏ sò đâm vào lòng bàn chân và thấy đau rát, nhưng vì thấy vết xước nhỏ, cô không coi đó là việc gì nghiêm trọng. Lý do Sun Ah có thể tận hưởng cuộc sống thường nhật thể này là bởi da có nhiều chức năng đa dạng.
Da, cơ quan lớn nhất trong cơ thể con người
Da là cơ quan lớn nhất và dễ thấy nhất trong cơ thể chúng ta. Khi trải ra toàn bộ, diện tích của nó là khoảng 1,5 đến 2m2 và cân nặng chiếm khoảng 8% trọng lượng cơ thể. Vùng da có kích thước bằng móng tay, khoảng 1cm², chứa khoảng 3 triệu tế bào, 100 tuyến mồ hôi, 15 tuyến bã nhờn và các mao mạch dài khoảng 1m. Da chỉ đơn giản được coi là lớp vỏ bao quanh cơ thể, nhưng nó là một cơ quan quan trọng của cơ thể đến mức nếu hơn 1/3 da bị mất do bỏng thì tính mạng cũng gặp nguy hiểm.
Từ lớp ngoài cùng, da được tạo thành từ biểu bì, hạ bì và mô mỡ dưới da. Bề mặt ngoài của biểu bì có lớp sừng trơn, dai và không thấm nước, có tác dụng bảo vệ cơ thể khỏi bên ngoài và ngăn ngừa độ ẩm trên da bay hơi, giúp da không bị khô. Lớp sừng là một lớp chắc chắn gồm các tế bào sừng và các thành phần lipid lấp đầy khoảng trống giữa các tế bào, tạo thành một cấu trúc giống như gạch và xi măng.
Bên dưới lớp biểu bì là mô liên kết dày và đặc, gọi là lớp hạ bì. Ở lớp hạ bì, các mạch máu cung cấp oxy và chất dinh dưỡng cho tế bào da, mạng lưới thần kinh trải dài như mạng nhện, nhiều tuyến mồ hôi và các nang tạo ra lông tóc đan xen một cách phức tạp và thực hiện các nhiệm vụ tương ứng. Trong khi lớp biểu bì thực hiện chức năng bảo vệ ở tuyến đầu thì lớp hạ bì giữ cho da khỏe mạnh, đồng thời truyền tải và điều tiết thông tin về môi trường bên ngoài.
Bên dưới lớp hạ bì là lớp mỡ dưới da, thường phát triển ở phụ nữ hơn nam giới. Ngoài vai trò tạo ra năng lượng bằng cách tích lũy mỡ, nó còn bảo vệ cơ thể khỏi cái lạnh và hấp thụ các tác động bên ngoài, đó là lý do tại sao những người có ít mỡ dưới da dễ bị gãy xương hơn khi bị ngã.
Một sự thật đáng ngạc nhiên là các tế bào biểu bì luôn được lấp đầy bằng những tế bào mới trong suốt cuộc đời. Vòng đời của tế bào biểu bì là 28 ngày, vòng đời của tế bào biểu bì là khi các tế bào được tạo ra ở lớp biểu bì di chuyển lên lớp sừng rồi bong ra như ghét hoặc gàu. Ở tuổi 70, da đã được thay thế khoảng 850 lần. Bằng cách này, cơ thể con người thường xuyên thay quần áo mới vào thời điểm thích hợp.
Ngay cả khi được thay thế liên tục thì da vẫn là cơ quan gặp nhiều tổn hại nhất trong cơ thể chúng ta. Chúng bị trầy xước, bị đâm, bị va đập… Tuy nhiên, bạn không cần phải lo lắng vì da có máy khâu hiệu suất tốt. Khi có vết thương trên da, tiểu cầu và các tế bào miễn dịch sẽ được kích hoạt để tạm thời lấp đầy vết thương và gây ra phản ứng viêm nhằm loại bỏ vi khuẩn và các chất lạ. Các nguyên bào sợi tổng hợp collagen di chuyển đến vùng bị thương và tạo ra mô liên kết, nối các khoảng trống trên da. Bên trong mô liên kết này, các dây thần kinh và mao mạch cũng được phục hồi một cách tinh vi.
Chức năng của da – ① Chức năng cảm giác và cảm nhận
Nếu bạn bị côn trùng cắn thì sẽ thấy ngứa, nếu bạn ngã và đầu gối bị bong tróc thì sẽ thấy đau nhức. Khi xấu hổ, mặt bạn sẽ đỏ bừng và khi lo lắng, bạn sẽ đổ mồ hôi lạnh. Chúng ta cảm nhận được những cảm giác và cảm xúc này bằng da và thể hiện chúng thông qua da. Da không chỉ đóng vai trò là lá chắn bảo vệ cơ thể khỏi tác nhân bên ngoài mà còn tham gia vào việc biểu hiện cảm xúc trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta.
Điều này có thể xảy ra vì một lượng lớn các nhánh của dây thần kinh cảm giác và các thụ thể ở cuối dây thần kinh được phân bố rộng rãi trên da. Các thụ thể cảm giác bao gồm các thụ thể nhiệt độ – cảm nhận được sự ấm áp và cái lạnh, các thụ thể cơ học – cảm nhận được áp lực và chấn động, và các thụ thể đau – truyền cảm giác đau. Ví dụ, khi bạn lấy một lon đồ uống lạnh ra khỏi tủ lạnh, các thụ thể cơ học cảm nhận được độ trơn của lon và các thụ thể nhiệt độ cảm nhận được độ lạnh của lon.
Các thụ thể cảm giác chuyên biệt cho từng giác quan còn đảm nhận nhiệm vụ quan trọng trong việc bảo vệ cơ thể con người bằng cách truyền thông tin về môi trường bên ngoài đến hệ thần kinh trung ương. Các thụ thể nhiệt độ giúp phát hiện cái lạnh, tập trung ở mũi và tai, là cơ quan đầu tiên phát hiện nhiệt độ bên ngoài để bảo vệ cơ thể khỏi bị lạnh, trong khi các thụ thể cảm giác đau đóng vai trò báo động giúp cơ thể con người nhanh chóng ứng phó với các tình huống nguy hiểm.
Các tiểu thể xúc giác Meissner được phân bố nhiều nhất ở các đầu ngón tay, cho phép phân biệt các cảm giác khác nhau, chi tiết hơn bất kỳ khu vực nào khác. Vì vậy, con người có thể cầm bút và viết chữ một cách trôi chảy, hoặc đọc chữ nổi bằng da chứ không phải bằng mắt. Một người thành thạo chữ nổi có thể đọc sách với tốc độ 100 từ mỗi phút, tương đương với tốc độ đọc thành tiếng.
Chức năng của da – ② Thiết bị điều tiết nhiệt độ cơ thể
Da cũng là một con đường để điều tiết nhiệt độ cơ thể. Hãy cùng xem những thay đổi xảy ra trong cơ thể chúng ta khi thời tiết lạnh nhé. Vì nhiệt độ xung quanh thấp hơn nhiệt độ cơ thể nên nhiệt lượng cơ thể dễ thoát ra ngoài khiến nhiệt độ cơ thể giảm xuống. Bởi vậy, để giảm thiểu sự mất nhiệt, các mao mạch trên da co lại và cơ arrector pili nối với lông co lại khiến nổi da gà và lông dựng đứng.
Ngược lại, khi trời nóng, da tỏa nhiệt ra bên ngoài để hạ nhiệt độ cơ thể và hoạt động để ức chế sự sinh nhiệt trong cơ thể. Đặc biệt, mồ hôi đóng vai trò quan trọng trong việc điều tiết nhiệt độ cơ thể. Da người có tới 2 triệu tuyến mồ hôi và có thể tiết ra một lượng mồ hôi rất lớn, lên tới 10 lít mỗi ngày. Khi nhiệt độ cơ thể tăng lên, da tiết ra mồ hôi qua tuyến mồ hôi; mồ hôi bay hơi sẽ lấy nhiệt ra khỏi cơ thể và nhiệt độ cơ thể giảm xuống.
Con người đổ mồ hôi nhiều hơn bất kỳ động vật nào khác; và so với các động vật khác, con người có rất ít lông trên da, giúp mồ hôi bay hơi nhanh hơn và làm mát cơ thể hiệu quả hơn. Hầu hết mọi người không cảm thấy mồ hôi hấp dẫn. Tuy nhiên, nếu tuyến mồ hôi không làm mát cơ thể bằng cách đổ mồ hôi, bộ não con người mà vốn dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ cao sẽ mất đi chức năng và protein trong cơ thể sẽ bị biến tính.
Chức năng của da – ③ Nhà máy sản xuất vitamin
Da bị cháy nắng là do các sắc tố melanin trong da tăng lên. Khi da tiếp xúc với tia cực tím, các tế bào melanocytes sản sinh ra melanin như một chất bảo vệ. Melanin màu tối là một chất chống tia cực tím tự nhiên, có tác dụng hấp thụ tia cực tím và ngăn chúng xâm nhập sâu vào da.
Da không chỉ có chức năng như một màng bảo vệ ngăn chặn tia cực tím mà còn có khả năng tuyệt vời trong việc tận dụng ánh sáng mặt trời một cách có lợi cho cơ thể. Có câu nói rằng “Ánh nắng là liều thuốc tốt cho xương”, xuất phát từ việc da hấp thụ ánh sáng mặt trời để tạo ra vitamin. Vitamin đó là vitamin D, còn được gọi là “vitamin ánh nắng”.
Vitamin D là chất tham gia vào quá trình chuyển hóa canxi và phốt pho. Tia cực tím chuyển hóa pro-vitamin D trong da. Quá nhiều tia cực tím có thể gây ung thư da, nhưng nếu quá ít tia cực tím, vitamin D không thể được tổng hợp và có thể gây ra các vấn đề về xương; vì vậy, cũng nên tắm nắng ở một mức độ nào đó.
Như chúng ta đã tìm hiểu cho tới giờ, da là trang phục lý tưởng với nhiều chức năng đa dạng để bảo vệ cơ thể như chức năng chống thấm nước, cảm biến tự động, thiết bị điều tiết nhiệt độ cơ thể tự động và chống tia cực tím. Bộ quần áo này sẽ không bao giờ cũ nát, các đường may sẽ không bao giờ bị rách và nó chỉ dành cho riêng bạn.
Với sự phát triển của khoa học, có robot hình người đi bằng hai chân, robot đọc sách, robot trí tuệ nhân tạo, tuy còn thô sơ nhưng cũng đang được đưa vào sử dụng, song chúng vẫn còn kém xa con người. Một trong những điểm khác biệt là da. Một robot mạnh mẽ mang những tấm thép nặng hàng trăm kg không thể khéo léo sử dụng đũa hay nhẹ nhàng nắm lấy cánh hoa. Lý do con người có thể làm những công việc tinh tế như vậy là vì có da với các giác quan rất tinh vi, có độ đàn hồi và dẻo dai tự nhiên. Việc tạo ra một robot có thể nhẹ nhàng bắt bướm bằng tay, vuốt ve một chú chó và chia sẻ sự ấm áp bằng một cái bắt tay như con người có thể cũng khó như việc tạo ra một robot có cảm xúc và trí tuệ giống như con người.
Gần đây, các nhà khoa học đang phát triển da nhân tạo mô phỏng sinh học cho robot, nhưng có quá nhiều thách thức cần giải quyết cho đến khi hoàn thành loại da có cấu trúc phức tạp và tiết kiệm, có thể thực hiện nhiều nhiệm vụ chỉ với độ dày vài mm, giống như da người. Chúng ta chắc chắn là những người may mắn bởi từ khi sinh ra đã được mặc bộ trang phục lý tưởng được gọi là da.
- Tham khảo
- “Da: Bí mật ẩn giấu trong màu da” (Tác giả Nina Jablonski)
- “Chuyến du hành trong cơ thể con người” (Tác giả Kwon Oh Gil)
- Park Tae Jin, “Vị khách không mời mà đến của mùa hè”, “Sự phản đối của mồ hôi”, Hương khí khoa học của KISTI (1/8/2012)