在我們的指尖對映的是一個多樣化、錯綜複雜的景觀。事實證明，指紋不僅是我們身份的唯一簽名；它們是我們早期發展階段的標誌。
最近發表在《細胞》雜誌上的一項研究表明，參與肢體發育的基因對創造我們的指紋形狀有影響。此前，研究人員認為活躍於面板形成的基因是與指紋模式最明顯的聯絡。
“指紋是人類生物學的一個有趣特徵，已被用於許多實際目的，例如個體識別，以及過去更多的疾病診斷，”該研究和發育生物學家的合著者丹尼斯海頓說。愛丁堡，他研究不同物種面板結構變異的遺傳學，如頭髮、羽毛和鱗片。 “我認為我們在這裡得到的是對指紋變化如何產生以及它與肢體發育過程的關係的洞察。”
Headon 解釋說，胚胎的早期面板非常簡單。在身體的不同部位，胚胎面板會發育出毛囊、牙齒，或者在這種情況下，會在腳底和手掌上形成指紋紋。在對超過 23,000 名不同種族人群的大型 DNA 分析中，Headon 和一組國際研究人員探索了該性狀獨特變異的遺傳基礎。
指紋的唯一性可以追溯到一些非常精細的特徵。 Headon 說，一個例子是橫跨指墊的脊的確切位置。 “你可以在山脊上裂開，在那裡它分成兩部分——或者山脊可以停止。有時山脊很短，就像小島一樣。” Headon 補充說，雖然本文沒有研究，但裝飾脊頂部的汗腺也會影響它們的路徑。然而，我們的許多指紋通常屬於三種常見模式：螺旋形、拱形或環狀。
“你可以有更復雜的雙螺紋印花，你可以有複雜的環，但它們仍然屬於這些類別，拱形、環和螺紋。這就是我們在這裡研究的遺傳學，”Headon 解釋說。
該團隊評估了志願者的 DNA 以找到這些模式的遺傳基礎，尋找特定的基因平衡，這些平衡可以改變具有拱形、環和螺紋的機會。他們發現，形成這三種模式的許多基因主要與面板形成無關，而是與四肢和手指的形成有關。為了驗證這一發現，研究人員將注意力集中在 EVI1 上，這是一種人類已知的肢體發育基因，會影響手的三個中指。他們降低了小鼠中 EVI1 的表達，這些小鼠沒有指紋，但在手指的某些部分上確實有明顯的脊，並觀察到具有改變基因的個體的脊模式也發生了變化。 “這很微妙……但我們可以看到那些橫向脊的形狀發生了變化，”Headon 說。 “這支援了這樣一種觀點，即 EVI1 是負責影響人類指紋分型的基因，以及我們在老鼠身上看到的這些簡單的脊。”
這告訴我們[在人類中]，足弓、環和螺紋之間的區別在於出生前在子宮內四肢是如何生長和成形的，特別是手指是如何成形和生長的。 ”
胚胎的四肢在發育的第五週左右開始生長。 Headon 解釋說，隨著手部不同的骨骼元素和手指部分開始成形，形成四肢並確定指紋模式的基因在指紋開始出現之前就已經在起作用了。在發育的第 8 到 10 周左右，手和腳會出現掌墊——手掌和腳底的臨時厚皮在指尖和腳趾發育時特別突出。大多數人在出生前會失去掌墊，但有些動物會保留它們，比如靈長類動物。 Headon 說，球形墊“看起來幾乎就像一隻青蛙的手”。
“在 20 世紀有人建議，這些墊子的形狀——它們的高度、它們的具體形狀和它們的大小——會影響形成何種型別的指紋，”Headon 解釋說。該團隊的分析表明，手指長度與指紋模式有遺傳聯絡。因此，研究人員推斷手指長度和掌墊的大小、位置和形成都有助於最終的指紋排列。 “在構建指紋將形成的那個領域的早期階段，基因對拱形、環和螺紋區別的影響正在出現。”
Headon 說，指導指紋形成的基因有助於瞭解疾病和遺傳狀況。雖然分子工具更適合診斷，但探索這些模式背後的遺傳學可用於更好地瞭解一些手部指紋和皺紋發生改變的染色體疾病，例如愛德華茲綜合症和唐氏綜合症。但 Headon 指出，在某些醫學評估中指紋存在侷限性和過度使用。 “在心理學方面，人們之前已經發表過某些指紋型別與例如精神分裂症有關的文章，”他說。 “我對這項研究持懷疑態度。”儘管如此，他補充說，這些關於我們指紋遺傳起源的最新發現可以揭示很多關於人類健康發展的資訊。
“這些在大量人群中進行的遺傳方法可以深入瞭解人類中發生的發育過程，這些過程實際上在很大程度上隱藏在視野之外，”他說。 “我希望這種型別的研究可以應用於人類的其他特徵，並提供有關我們如何發展以及我們如何彼此不同的其他資訊。”
