Mokslas apie garbanas. Vartiklis

Jei jums ant galvos kupeta pasišiaušusių garbanų, bangelių ar sruogų ir nesiseka gerai sutvarkyti to „paukščių lizdo“ – jūs tikrai ne vienintelis. Garbanoti plaukai kelia rūpesčių net fizikams ir inžinieriams – vis tik jie, pasitelkę kompiuterinius ir laboratorinius tyrimus išsiaiškina klausimus apie plaukų lankstumą ir kaip reikia su jais elgtis.

Ko tik nedarome su savo plaukais, kad atrodytume patraukliau!? Reguliariai kerpame, dažom, perdažom, garbanojam, tiesinam, „sudedam“ naudodami įvairias chemines priemones ir pagalbines priemones. Tačiau je vieniems, norint suraityti tiesius plaukus, reikia įdėti nemažai pastangų, tai kitiems banguotus ar garbanotus plaukus gavo nuo gimimo – ir neretai šiems reikia sukti galvą (bet ne plaukus), kad juos ištiesintų.

Plauko stiebo augimą lemia traukos jėgos, jo struktūros ir maišelio (folikulo) sąveika. Besigarbanojantys plaukai auga iš asimetrinių maišelių. Kuo garbanotas plaukas ilgesnis, tuo jo struktūra linkusi būti sudėtingesne. Ir jei tiesūs plaukai paprastai išlaiko lygią formą, tai garbanoti suka spirale aukštyn ar žemyn, o kartais net sukasi atgal.

Dėl tos savitos geometrijos jie, kai bandoma suformuoti šukuoseną, labai jautrūs šilumai. Štai Perdue un-to mokslininkai (afroamerikietė Tahira Reid su komanda) tyrė, kaip tiesesni plaukai geriau praleidžia šilumą ir todėl karščio mažiau paveikiami nei garbanoti. Jie sukūrė robotizuotą prototipą ir naudojo infraraudonųjų spindulių mikroskopą, kad ištirtų, kaip šiluma iš plokščio „lygintuvo“ persiduoda plaukams pasinaudojant Angstromo metodu. Savo tyrimu komanda siekia pateikti paaiškinimus, kaip garbaniams reiktų tvarkyti savo plaukus. Panašios problemos kyla ne tik plaukams, bet ir su kitomis „plaukuotomis“ medžiagomis – tad rezultatų taikymo sritis yra gerokai platesnė (pvz., ir tekstilės pramonėje).

Kaip garbanojasi plaukai?

Bet kodėl vieniems plaukai garbanojasi, o kitiems – ne; ir kuo skiriasi garbanotas plaukas nuo tiesaus? Iš tikro, natūralaus ir dirbtinio „garbanojimo“ mechanizmai nors ir panašūs, bet ir skiriasi.

Iš biologinio požiūrio taško, dirbtinis sugarbanojimas paprastesnis. Didesne dalimi plaukai sudaryti iš ištįsusių, spiralės formos baltymo keratino molekulių. Baltymų molekulės susijungia į pluoštus, kuriuose apsiveja viena apie kitą ir persidengia taip, kad vienos molekulės galas susijungia su kitos pradžią. Kartu jas išlaiko daugybė įvairios prigimties ryšių.

Bet kuris baltymas – tai aminorūgščių seka. Priklausomai nuo amino rūgšties sandaros, ji sieks vienos at kitos aminorūgšties baltyme ar gretimoje molekulės. Pvz., aminorūgštis su neigiamu krūviu linkusi būti greta aminorūgšties su teigiamu krūviu. Ir lygiai taip hidrofobiškos aminorūgštys stengsis laikytis greta ir toliau nuo vandens.

Tarp aminorūgščių yra viena, savo sudėtyje turinti sieros – tai cisteinas. Vaizduodami jos struktūrą, paprastai prie sieros atomo prideda vandenilio atomą. Tačiau vandenilis sierai nelabai stabilus partneris - ir todėl sieros atomas viename cisteine mielai jungiasi su sieros atomu kitame cisteine, jei tik jie atsiduria greta, susidaro vadinamasis labai tvirtas disulfidinis tiltelis (beje, kažkas panašaus vyksta vulkanizuojant gumą – tik ten į į kaučiuką prideda reagentų su siera). Disulfidinis tilteliai, tarsi sąvaržėlės, palaiko molekulės struktūrą (jei jie susidarė tame pačiame baltyme) arba tarpmolekuliarines struktūras.

Keratine daug cisteinų, - ir disulfidinių tiltelių tarp jų dėka plaukas nesutrupa. Pvz., tiesius plaukus apvyniojus apie pirštą, disulfidiniai ryšiai nesutrūkinėja – ir plaukus paleidus jie išsitiesina. Panašiai galima ištempti besigarbanojantį plauką – kai tik jį paleisite, vis vėl susisuks atgal. Tačiau kad kokie tilteliai būtų patvarūs, juos galima suardyti specialių reagentų pagalba – jų tikslas yra išskirti sieros atomus tarp cisteinų, o vėliau juos vėl sujungti. Prieš juos vėl sujungiant, plauką išlenkia, susuka ant ko nors, kad būtų suteikta norima forma – nauji tilteliai turi susidaryti kol plaukas susuktas, kad įsitvirtintų nauja forma.
Folikulo sandara
Plauko folikulas susideda iš kelių tipų ląstelių (skirtingos spalvos) sluoksnių. Dalis ląstelių (raudonų) skirtos plauko susidarymui – joms bręstant jos tįsta ir kaupia keratiną

Yra ir labiau „gailestingas“ metodas, kai plaukai užriečiami elektrožnyplėmis – kas irgi susiję su fizikiniais-cheminiais ryšiais, tik šįsyk kitais. Tarp greta esančių aminorūgščių vyksta elektrostatinė trauka (pvz., formuojantis vandeniliniam ryšiui, kurie labai paplitę biomolekulėse, tačiau yra labai nepatvarūs). Visi te ryšiai sutrūkinėja, kai susuktus plaukus kaitina staileriu. Vėliau ryšiai tarp keratino molekulių atsikuria, tačiau tarp kitų atomų, tad plaukai kurį laiką išlieka užriesti. Bet kadangi čia veikia santykinai silpni ryšiai, plaukai su laiku savaime išsitiesina. Tiesa, išsitiesina ir chemiškai susukti plaukai, tačiau čia jau dėl to, kad susuktų plaukų vietą užima iš odos augantys tiesūs plaukai.

O štai kodėl kai kuriems nuo gimimo garbanojasi plaukai?

Plaukas auga iš folikulo (arba maišelio ar svogūnėlio), sudaryto iš 7-ių sluoksnių ląstelių, kurios viena į kitą įstatytos tarsi ropinio svogūno apvalkalai. Skirtingi ląstelių tipai vykdo ir skirtingas funkcijas: vienos dalijasi ir sudaro plauką, kitos palaiko ir valdo gaminančias plauką. Plauką sudarančios ląstelės, pradžioje buvę nebrandžios palaipsniui sukaupia keratino (dar yra ląstelių, kaupiančių melanino pigmentą, plaukams suteikiančio spalvą). Keratino molekulės modifikuojasi, sukietėja ir glaudžiai susipakuoja ląstelėje. Galiausiai ląstelė tampa tarsi maišeliu, prikimštu keratino gijos- fibrilos. Tad realus plaukas, ne vien grynas keratinas, bet ląstelių, jų lipidinių membranų ir kitų baltymų liekanos.

Įgimtas garbanotumas susijęs būtent su tuo, kas vyksta plauko svogūnėlyje. Pirmiausia jame netolygiai dalijasi ląstelės: iš vienos pusės jos dalijasi aktyviau nei iš kitos. Tad viename šone ląstelių visąlaik daugiau – ir augantis plaukas užlinksta: ir ne tik pats plaukas, bet ir pats svogūnėlis darosi asimetriniu. Antra, plauką sudarančios ląstelės vienoje pusėje subręsta greičiau – jose keratinas sparčiau kietėja ir greičiau pakuojasi į išbaigtas gijas. O ir pats keratinas sintezuojamas skirtingu intensyvumu – vienoje pusėje jo susidaro daugiau. Ir pagaliau trečia, plauko ląstelės bręstant smarkiai išsitempia, tačiau garbanotuose jie tįsta netolygiai ir, kaip galima susiprasti, vienoje pusėje tampa ilgesnės. Ketvirta, įtakos turi tai, kaip keratinas supakuotas. Jį sintezuojančios ląstelės skirstomos į kelius tipus, besiskirdamos keratininių gijų sudėjimu. Vienose jos išsidėsčiusios aplink centrinę ašį, tačiau yra ir grupuojančių palei šonus. Kiekviename plauke yra skirtingų tipų ląstelių, - ir viskas priklaus, kaip jos išsidėsčiusios. Beje, tai įtakoja tai, kad plaukas ne tik išsilenkia, bet ir tampa plokštesniu skersiniame pjūvyje.

Ois tiek iki šiol tebevyksta ginčai, ar visos įgimto garbanotumo priežastys žinomos. Ir iškyla klausimas, kas įtakoja tą netolygų ląstelių dalijimąsi? Ląstelės dalijasi veikiant ypatingiems baltymų signalams – augimo veiksniams. Tad mtyt viena pusė gauna daugiau tų signalų – bet kodėl? Matyt, atsiliepia genetinės ypatybės. Yra bent 12 genų, nuo kurių priklauso ar plaukas garbanosis ir kaip smarkiai.