Ricci, lisci o crespi: la scienza dell’aspetto dei capelli

Esploriamo la scienza dell’aspetto dei capelli!

I capelli…

I capelli fanno po’ quello che vogliono.

Nelle pubblicità degli shampoo, vedi ‘sti figoni pazzeschi, con dei riflessi da paura, acconciature perfette e colori sgargianti.

Per un attimo ti lasci pure convincere.  Poi compri il prodotto e, alla fine, ti ritrovi gli stessi capelli che hai sempre avuto: ‘nammerda totale.

Va detto, però, che, per quanto possa sembrare un tema degno delle più alte conversazioni di Temptation Island, la struttura e l’aspetto dei capelli sono influenzati da una serie di meccanismi legati alla genetica, alla chimica e alla fisica.

Insomma, la ‘scienza del capello‘ è tutt’altro che banale!

Cosa sono i capelli

Prima di vedere per quale motivo e con quali particolari condizioni climatiche, i capelli fanno come gli pare e piace, sarà bene ricordare, molto rapidamente, di cosa sono fatti e quali sono alcune delle loro principali caratteristiche.

Cominciamo col dire che i capelli non sono altro che estremità pilifere presenti sulla cute del cranio umano.

Insieme alle unghie e ad altri peli, barba compresa, sono le uniche parti del nostro corpo che non smettono mai di crescere, fino al giorno in cui ci svegliamo freddi (o meglio, non ci svegliamo affatto… insomma, fino a quando crepiamo).

Esiste una leggenda metropolitana, parecchio diffusa, secondo la quale, anche dopo la morte, unghie e capelli crescono ancora un po’.

In realtà non è così: senza l’apparato cardiovascolare in funzione, non è possible che il sangue ossigenato raggiunga le estremità del cranio e delle dita.

Quindi niente crescita post-mortem.

Semplicemente la disidratazione e la decomposizione, sia dei tessuti molli che della cute, fanno in modo che la salma si ritragga e che, di conseguenza, i capelli sembrino “a contrasto” più lunghi rispetto al giorno in cui abbiamo iniziato a vedere i cipressi dal basso.

Bello schifo.

Ma torniamo ai capelli e alla loro struttura.

Il capello è composto principalmente da proteine solide, con una precisa struttura tridimensionale. La proteina più importante del capello è, senza dubbio, la cheratina. Questa ne costituisce la porzione più significativa, con percentuali comprese tra il 70 ed il 95% del peso totale.

Una seconda proteina super-importante per le proprietà fisiche del capello è, sicuramente, la melanina, dalla quale dipende la pigmentazione dei nostri tricomi (ossia il colore del capello).

Tutto il resto è un mix di piccole percentuali di acqua, lipidi (grassi), pigmenti accessori e oligoelementi.

In senso del tutto generale, possiamo dire che il capello è formato da due parti:

-il follicolo pilifero, una specie di avvallamento dell’epidermide verso l’interno, con una forma allungata che termina con una dilatazione alla base, detta bulbo.

-le fibre, che sono invece la parte effettivamente visibile, quella che emerge dalla cute e che proviamo a domare e a pettinare come meglio possiamo.

La parte fibrosa, come detto, è in buona parte costituita dalla cheratina.

Questa proteina, sottile e lunga, è composta a sua volta da due filamenti “ad elica” ed è ricca di atomi di zolfo. Per assurdo, essa non è l’unica responsabile della tipologia di capello (liscio, riccio, crespo, mezzo mosso, indefinito che non si capisce che cosa vuole dalla vita…).

Ma su questo aspetto torneremo più avanti.

La cheratina appartiene ad una famiglia di proteine (dovremmo quindi parlare di ‘cheratinE’), chiamate sclero-proteine.

Le sclero-proteine non sono quelle responsabili degli scleri e degli smadonnamenti quotidiani, ma, piuttosto, sono le componenti delle parti del corpo “indurite”, come appunto le unghie, i capelli, i calli, i peli, ma anche le corna o gli zoccoli in altre specie di mammiferi.

L’uomo possiede, nel proprio genoma, ben 54 geni codificanti per le cheratine, tutti presenti sui cromosomi 12 e 17.

Oltre 50 geni.

Questo la dice lunga sulla genetica e sulla biodiversità che stanno dietro a un riccio o a un capello talmente liscio che non gli dai una piega nemmeno con un mix di violenza e colla vinilica.

Per quale motivo l’umidità increspa i capelli?

Abbiamo fin qui capito che la responsabilità della ‘texture’ dei nostri capelli ricade in parte sui filamenti di cheratina. Queste proteine si avvolgono e si attorcigliano tra loro e sono legate, strato per strato, da interazioni chimiche differenti, che danno vita ad una matrice molto strutturata.

Alcune di queste forze, che tengono unite le fibre, sono piuttosto deboli e transitorie.

Nello specifico, ci riferiamo alle “interazioni di Van Der Waalls” e ai legami-idrogeno.

Altre, invece, sono decisamente più forti e stabili e prendono il nome di “ponti disolfuro“. I ponti disolfuro sono legami covalenti (gli stessi che tengono insieme le molecole) e si formano tra 2 atomi di zolfo di catene adiacenti di cheratina, tenendole ben strette.

Il fatto che ci sia umidità implica che anche i capelli abbiano maggiore possibilità di reagire con l’acqua presente nell’aria e che la loro forma ne risenta parecchio. In particolare, aumentano in modo significativo i “legami a idrogeno” tra le molecole di H₂O dell’ambiente e le fibre di cheratina.

Quindi, se l’aria si carica di umidità, la forma che prima avevano i capelli tende a cambiare rispetto alla piega iniziale, si perdono i vecchi legami a idrogeno e se ne formano di nuovi.

Questo rimescolamento dei legami a idrogeno si verifica in modo del tutto casuale e imprevedibile.

Quindi, il capello crespo, legato all’umidità dell’aria, si manifesta perché la cheratina interagisce in modo ‘confuso’ con quantità diverse di acqua, in porzioni differenti della chioma e di capelli adiacenti.

Praticamente, il caos. L’anarchia del capello.

Ogni capello, anzi, ogni parte di capello, interagisce come gli pare con l’acqua (o più che altro, come l’interazione chimica legame-idrogeno comanda).  Alcune parti ne assorbiranno di più, altre meno e altre ancora per niente, dando il risultato del crespo, tipo cespuglio-del-deserto.

Per lo stesso motivo, se in estate ci si addormenta con i capelli bagnati in un ambiente secco, la capigliatura sconvolta e insensata che si sarà formata al risveglio sarà brutta-in-c*lo, ma abbastanza stabile.

Questo perché, quando l’abominio si è formato, c’era tanta acqua a dare instabilità e legami a idrogeno randomizzati ad minchiam.  Ma una volta asciutti, non ce n’è più a sufficienza per modificare i legami, che si sono ormai instaurati.

Quindi quella leccata di mucca, oppure il ciuffo che punta verso l’infinito e oltre, te li terrai per un po’.

Per quanto sia un fenomeno legato alle interazioni casuali acqua-cheratina, la quantità di H₂O che i capelli legano è direttamente proporzionata alla percentuale di umidità dell’aria; un rapporto così stabile che il primo igrometro (ossia uno strumento per misurare proprio l’umidità) della storia era costituito da…

rullo di tamburi… suspense…

altra suspense…

Vabbè, s’è capito: il primo igrometro era fatto da capelli umani!

Lo realizzò Horace Bénédict de Saussure, nel 1783, ma, volendo, possiamo facilmente farne uno simile a casa, basta conoscere qualcuno che abbia un capello riccio o mosso, lungo una ventina di centimetri abbondante.

Dobbiamo semplicemente fissare il capello ad un supporto e appendere all’altra estremità un peso minimo, che non spezzi il capello, ma sufficiente a tenerlo teso in tutta la sua lunghezza. A questo punto prendiamo un phon e scaldiamo l’aria attorno a capello per qualche minuto, finché saremo certi che l’umidità relativa attorno ad esso sia dello 0%.

Facciamo, quindi, una tacca, un segno, per annotare quanto sia lungo il capello in assenza di umidità.

Lasciamo, poi, una pentola di acqua bollente accanto al nostro igrometro-umano, oppure, in alternativa, chiudiamolo ermeticamente,  per qualche ora, in una scatola con stracci bagnati, fino a quando l’aria attorno al nostro ignorantissimo igrometro diventerà satura di vapore.

Facile no?

Segniamoci nuovamente la lunghezza del tricoma, che stavolta sarà più corto. La seconda tacca indicherà un’umidità relativa del 100%.

Non sarà preciso al decimo di percentuale, e non sarà in grado di dirci se e quando sta per abbattersi un tornado sulla nostra casa, ma, intanto, potremo dire di esserci fatti un igrometro super cafone alla vecchia maniera.

Considerando che ormai l’umidità relativa te la dicono anche il telefonino, internet, lo smart-watch e, a breve, anche il taglia-unghie-dei-piedi, alla fine credo proprio che questo esperimento domestico lo faremo io e il discendente più scemo di Horace Bénédict de Saussure.

Forse.

La biochimica e la genetica del liscio e del riccio

Come abbiamo anticipato, se per l’effetto crespo-umidità dobbiamo puntare il dito contro la parte fibrosa del capello, ebbene questa non è la responsabile del tipo di capello con cui siamo nati!

Se siamo lisci, mossi, se i nostri capelli ci piacciono o se ci fanno veramente cagare, dobbiamo rispettivamente ringraziare o maledire il caro amico follicolo (la parte intra-cutanea)!

I follicoli dei capelli lisci, infatti, fanno fuoriuscire le fibre con un angolo quasi perpendicolare alla superficie cutanea e creano sezioni trasversali dei capelli perfettamente circolari.

Quindi, tagliando di netto un capello liscio e guardandolo con una lente, avremo una sezione che, in pratica, assomiglia ad un cerchio perfetto. In questo modo, la cheratina si stratifica in modo uniforme.

Facciamoci aiutare dalla figura di seguito.

I capelli ricci, invece, vengono prodotti da follicoli posti molto più in diagonale rispetto al punto di uscita della fibra dall’epidermide. Questo comporta che la loro sezione trasversale sia più ovale e che la stratificazione della cheratina sia molto più irregolare.

Le porzioni in cui la cheratina abbonda finiscono, così, per diventare il punto in cui il capello si piega, si arriccia, poiché, data la vicinanza delle fibre (i legami forti-stabili di cui abbiamo parlato prima!), si verranno a produrre molti ponti di solfuro

La ripetizione di questi pattern di deposizione irregolare di cheratina farà in modo che si formi un capello leggermente ondulato, oppure mosso o magari riccio o addirittura ‘superavvolto’ su stesso in cerchi molto piccoli, quelli che danno il tipico capello che chiamiamo “stile afro”.

Afro?

Questa dicitura, che potrebbe sembrare mezza-razzista, è, in effetti, abbastanza corrett,a in quanto ci sono evidenze molto forti, più vari studi di genetica delle popolazioni, che indicano che i nostri cugini ancestrali del continente africano avevano capelli ricci.

A tutti gli effetti, è molto raro trovare quel tipo di capello in persone di etnia diversa.

Allo stesso modo, i nostri antenati europei avevano un’altissima frequenza, nella popolazione, della variante del gene THCC, che codifica per la proteina chiamata TRICOIALINA, strettamente connessa alla forza e alla struttura del follicolo ed al capello liscio!

La genetica delle popolazioni indica, poi, frequenze elevate del gene EDAR nelle popolazioni asiatiche. Questo gene codifica per un recettore cellulare (una molecola in grado di recepire particolari ‘messaggi’ metabolici) e che è responsabile dei capelli lisci come la seta.

A prescindere dalla genetica, possiamo modificare i nostri capelli

Proprio come l’umidità, anche il calore può modificare (temporaneamente) la forma dei nostri capelli e chi ha un passato da emo lo sa bene, avendo speso i due terzi della propria adolescenza nel tentativo di lisciare e modellare il ciuffo perfetto.

Il calore intenso, quello, per dire, di una piastra da capelli a 200°C, rompe i legami idrogeno e permette a nuovi legami di formarsi, stavolta nella piega scelta da noi. L’effetto durerà per un po’, a meno che fuori non stia, appunto, piovendo o ci sia un’umidità tipo ‘palude del Giurassico’; in quel caso, non ha proprio senso passare la piastra!

L’ ultimissima cosa che può modellare la texture dei nostri capelli è l’utilizzo di composti chimici.  Le permanenti sono, infatti, trattamenti che durano per diverse settimane, ma che, in questo caso, agiscono direttamente sui ponti disolfuro dei capelli.

In primis, vengono utilizzate sostanze chimiche che li rompono, grazie all’azione RIDUCENTE del tioglicolato. Le fibre di cheratina si trovano, a questo punto, libere da legami tra atomi di zolfo e, quindi, totalmente lisce.

Nel caso si desiderino ricci a lunga durata, servirà un’azione meccanica. Per questo motivo, si procede ad attorcigliare i capelli attorno ad un corpo cilindrico (il bigodino) e poi si agisce con un composto di fissaggio, questa volta con azione ossidante.

L’azione di tale composto porta alla formazione di nuovi ponti disolfuro, esattamente dove li volevamo, in modo da ottenere i nostri ricci (fasulli) e perfetti, come quelli dei putti e degli amanti della disco music negli anni ’70.

Il pelo del mistero

Oggi abbiamo parlato principalmente della “forma” del capello.

Ci sono, però, un sacco di altre cose interessantissime da dire, legate alle nostre chiome, o, più in generale, ai peli corporei.

“Perché smettono di crescere ad una data lunghezza?” oppure “a cosa è dovuta la calvizie?”, “come e perché la genetica influenza il colore dei capelli?”, ma soprattutto “per quale motivo crescono i peli sulle chiappe?”.

No problem.

Stiamo tutti sereni e tranzolli!

Torneremo sicuramente a parlare di natiche immotivatamente pelose e dei mille altri misteri dei peli umani! Per non perdervi le prossime puntate, basta seguire “Missione Scienza” su Facebook e su Instagram, in modo da restare aggiornati su tutti i contenuti postati quotidianamente!

Fonti

The structure of people’s hair

Why Humidity Makes Your Hair Curl

Hydrogen bond 

A Simple Hair Hygrometer

How does a perm work?

Why Does Hair Get Frizzy When It’s Humid?

FYI: What Makes Hair Curly?

Human hair keratin network and curvature

Common Variants in the Trichohyalin Gene Are Associated with Straight Hair in Europeans

A genome-wide association scan in admixed Latin Americans identifies loci influencing facial and scalp hair features

Sci Show – What Makes Your Hair Curl?

Emanuele Falorio

Laureato in biotecnologie, lavoro da anni nel settore dell’industria alimentare.
NERD da molto prima che facesse fico;  appassionato di divulgazione scientifica da quando mi ci sono ritrovato dentro per puro caso.
Scrivo per Missione Scienza ad orari improbabili quindi mi scuso per tutti refushi e gli erorri di battitura, è già un miracolo che non mi sia mai addormentato sulla tastieeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeee