地球上没有人拥有像你一样的指纹。 即使你碰巧有一个同卵双胞胎,你的手和脚上的螺旋状脊线也将是你独有的。
科学家们怀疑哪些因素可能决定你独特的指纹图案,但一直在努力确定确切的机制。
一个国际研究小组通过对小鼠、人体组织、细胞培养物和基因进行各种程序,对产生我们皮肤标志性皱纹的过程进行了磨练。
人类指尖上的微小隆起和皮肤皱纹在胎儿生命的第 13 周左右开始形成。 这些碰撞线最终形成的图案会伴随人一生,并在任何形式的磨损中持续存在。
同卵双胞胎是由同一个卵子和精子形成的,但当他们出生时,每个双胞胎都在子宫内经历了自己的一套基因突变,这使得他们不完全100%相同。
他们出生时指纹匹配的几率是约640亿分之一? 以前从未观察到的极低几率。
双胞胎拥有不同指纹的部分原因可能与他们的基因组略有不同有关。 但还有许多其他微妙因素在起作用,例如在基因之间共享信息和指令的分子途径。
这些被称为信号通路,它们对子宫内微小的局部因素高度敏感,这意味着它们对每个人,甚至是双胞胎,都会产生不同的影响。
目前的研究由爱丁堡大学的研究人员领导,现已确定了三种不同的信号链,它们似乎塑造了我们手指的握力:Wnt, 骨形态发生蛋白 (骨形态发生蛋白)和外胚层增生素 A 受体(并给予)途径。 这三者都是通过观察实验室中人体细胞的发育来识别的。 随后在小鼠模型中进一步测试了它们的作用。
老鼠不像我们一样有指纹,但它们的手指上确实有皮肤的横向脊,其发育相似,尽管复杂性较低。
在人类和小鼠中,Wnt 通路似乎刺激手指皮肤外层脊的生长,而 BMP 抑制这些凹槽的形成。 与此同时,EDAR 信号有助于确定所形成的皮肤脊的大小和间距。
例如,当小鼠模型中的 EDAR 活动被抑制时,它们的手指不会显示横向脊,而是显示圆点状图案。
山脊形成中的推拉反映了所谓的“山脊”中出现的模式。图灵反应扩散系统,这似乎是我们的指纹最终看起来如此不同的一个重要原因。
图灵模式是一个数学概念由艾伦·图灵于 1952 年开发解释自然界中的条纹和斑点如何在结构上表现出随机的、微小的差异。
当两种“可扩散”物质碰撞时,图灵模型显示结果并不总是相同。 碰撞的最终方式存在很多噪音和变化,导致难以预测的混乱。
就像斑马的条纹一样,科学家们思考这种复杂性是导致我们每个指纹中具有如此“丰富详细的精细结构”的部分原因。
在人类中,这些脊往往在指腹的尖端、底部和中心形成,然后向外扩散。
从逻辑上讲,如果在很短的时间内形成了更多的山脊,那么它们应该靠得更近。 如果一堆线随后与垫的另一部分的脊相遇,它们可以彼此形成螺纹、拱形和环。
这有点像海洋中多个横流碰撞时发生的情况,迫使波浪形成复杂的图案。 这些脊的时间、位置和角度对子宫的局部环境高度敏感。
“在这些可变位点发起的图案波的汇合决定了指纹图案类型,它与图灵系统固有的随机性一起为每个指纹提供了个体的唯一性,”作者写。
细微的解剖学差异也可能发挥了作用。 例如,弯曲折痕似乎形成了山脊必须围绕的边界,就像河中的岩石一样。
在胎儿发育后期,当老鼠和人类的指尖形成汗腺时,我们的指纹就更加不同了。
研究人员说所有这些因素最终会形成一个复杂而动态的发展系统? 这导致了我们今天看到的“人类指纹模式的无休止的变化”。
该研究发表于细胞。