指纹为何都是独一无二的

地球上再也没有人拥有你完全一样的指纹。即使你碰巧有一个同卵双胞胎，你手脚指头上的漩涡状脊纹也将是你所独有的特征。

科学家们一直想知道是哪些因素决定了指纹图案的唯一性。

一支国际研究团队借助老鼠、人体组织、细胞培养物和基因工程，深入探索了导致我们皮肤出现标志性皱纹的过程。

在胎儿生命的第 13 周左右开始形成人类指尖上的微小凸起块和皱纹。最终从这些相互碰撞的线条中浮现出来的模式会在一个人余下的日子里一直伴随着他们，几乎在任何磨损和撕裂后都会持续存在。

同卵双胞胎由相同的卵子和精子形成，但在他们出生时，每对双胞胎都在子宫内经历了基因突变，这使得他们并非 100% 完全相同。

他们出生时指纹匹配的几率约为 640 亿分之一——以前从未被观察到的小概率事件。

双胞胎拥有不同指纹的部分原因可能与他们略微不同的基因组有关。 但是还有许多其他微妙的因素在起作用，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，它们对子宫内的微小局部因素高度敏感，这意味着它们对每个人(甚至双胞胎)的影响都不同。

目前由爱丁堡大学的研究人员领导的这项研究现在已经确定了三种不同的信号通路，它们似乎塑造了我们手指：Wnt、骨形态发生蛋白 (BMP) 和外发育不良 A 受体 (EDAR) )途径。 这三者都是通过在实验室观察人体细胞的发育而确定的，并在小鼠模型中进一步验证了它们的作用。

老鼠不像我们，它们没有指纹，但老鼠的爪子上确实存在横向的皮肤脊，那些和指纹的发育相似，尽管复杂性较低。

在人类和小鼠中，Wnt通路似乎会刺激手指皮肤外层脊的生长，而 BMP 会抑制这些凹槽的形成。 与此同时，EDAR 信号有助于塑造形成的皮肤隆起的大小和间距。

例如，当 EDAR 活动在小鼠模型中被抑制时，它们的手指不会显示横向脊，而是显示类似圆点的图案。

这种生成-抑制机制，满足所谓的图灵反应扩散系统模式，这似乎就是我们的指纹看起来如此不同的一个重要原因。

图灵模式是艾伦·图灵于 1952 年提出的一个数学概念，用于解释自然界中如花斑豹的斑点这种特征从何而来。

当两种“可扩散”物质发生碰撞时，图灵模型显示结果是随机的。存在很多噪音和可变性，导致难以预测的混乱。

就像斑马的条纹一样，科学家们认为这种复杂性是导致我们每个指纹中出现如此“细节丰富的精细结构”的部分原因。

另一种机制有点像海洋中的多个横波碰撞，迫使波浪形成复杂的模式。

“在这些可变位置发起的图案化波的汇合决定了指纹图案类型，这与图灵模式固有的随机性一起为每个指纹提供了独特性。”作者写道。

细微的解剖学差异也可能发挥作用。 例如，屈曲折痕似乎形成脊线必须绕过的边界，几乎就像河流中的一块石头。

在胎儿发育的后期，当小鼠和人类的指尖形成汗腺时，我们的指纹更加分化。

研究人员说，所有这些因素最终都会影响到一个复杂而动态的发展系统——一个导致我们今天看到的“人类指纹模式无休止的变化”的系统。

该研究发表在《细胞》杂志上。

https://www.sciencealert.com/theres-an-amazing-link-between-zebra-stripes-and-how-our-fingerprints-grow

赞一个 (9)