Почему у близнецов разные отпечатки пальцев?

Уникальный рельефный узор на подушечках пальцев начинает появляться у ребенка на 13-й неделе внутриутробной жизни и на четвертом месяце уже полностью сформирован. С тех пор и до конца жизни па­пил­ляр­ные ли­нии не меняются. Шероховатая поверхность пальцев помогает нам в осязании предметов, позволяет различать текстуры тканей.

При формировании этого узора в наружном слое кожи— эпидермисе — формируются миниатюрные бороздки и гребни. Они и создают неповторимый рисунок пальцев. Он бывает трех типов: петлевой, завитковый и дуговой. Первых двух больше всего — 65 и 30 %, соответственно, а последних меньшинство — примерно 5 %.

Виды папиллярных узоров: 1) дуговой; 2) петлевой; 3) завитковый Фото: © ValeriyPolunovskiy / CC BY-SA 4.0

В январе прошлого года международная команда ученых выявила несколько генов, влияющих на формирование папиллярного узора. Результаты этой работы были опубликованы в журнале Cell. А буквально год спустя в том же издании вышла статья о новом исследовании по этой теме.

Шотландские генетики из University of Edinburgh поставили себе задачу установить биохимические механизмы, которые влияют на формирование гребней. Для этого они секвенировали (оп­ре­де­лили по­сле­до­ва­тель­но­сть нук­лео­ти­дов в мо­ле­ку­ле. — Прим. ред.) рибонуклеиновую кислоту ядра клетки из ткани пальца человеческого эмбриона. Образцы для исследования получили от женщин, решивших прервать беременность. 

Так были выявлены гены, участвующие в появлении папиллярного узора, а вместе с ними и три семейства белков — WNT, BMP и EDAR. Они передают сигналы-инструкции от одной клетки к другой, и каждый из них играет свою роль в росте кожного покрова на фалангах. 

Дактилоскопия и криминология

О том, что рисунки на фалангах неповторимы, знали еще в древности — пальцем (обычно большим) делали оттиски вместо под­писи. В конце XVIII века в Великобритании для ре­ги­стра­ции арестованных и осуж­ден­ных был разработан дак­ти­ло­ско­пической метод. Он базируется на клас­си­фи­ка­ции па­пил­ляр­ных узо­ров, основанной на анализе рисунка пальца по четырем его частям: верхнему потоку линий, нижнему, внутреннему и дельте.

1 — нижний поток папиллярных линий, 2 — верхний поток папиллярных линий, 3 — внутренний поток папиллярных линий, 4 — дельта. Фото: kriminalisty.ru

В Рос­сии си­сте­ма дак­ти­ло­ско­пической ре­ги­стра­ции бы­ла вве­де­на в тюрь­мах с 1907-го, а во всех по­ли­цей­ских уч­реж­де­ни­ях — на год позже. Сегодня такой учет ком­пью­те­ри­зи­ро­ва­н, а дактилокарты собраны в электронную базу данных.

Дак­ти­ло­ско­пическая экс­пер­ти­за может определить не только личность, например, преступника, но и то, как он действовал: как касался предметов, как держал оружие или наносил удары. 

Ученые решили проверить на мышах, как именно работают эти белки, и оказалось, что первые два имеют противоположное влияние на кожный покров. WNT стимулирует рост клеток, создавая высокие гребни на поверхности кожи, а BMP, наоборот, подавляет рост, формируя бороздки. Сигналы EDAR служат для определения размера «грядок» и расстояния между ними. К примеру, когда генетики заблокировали BMP, гребешки на пальчиках мышей стали шире. Аналогичная операция с EDAR превратила папиллярный узор в «горошек». А в отсутствие WNT гребни вообще не появились.

Противостояние между WNT и BMP ярко проявляется в так называемых узорах Тьюринга, которые знаменитый английский математик описал в 1952 году. Такие сложные рисунки широко распространены в природе — к примеру, на шкуре леопарда или на коже тропической рыбки.

Узоры Тьюринга в природе Иллюстрация: © Zita / Shutterstock / FOTODOM; Фото: © Dennis Jacobsen / Shutterstock / FOTODOM

Вид папиллярного узора — дуги, петли или завитка — зависит также от анатомии пальца и временного промежутка формирования гребней. Изучив ткани эмбрионов, исследователи обнаружили три места на пальце, где начинают появляться первичные гребни: центр подушечки, кончик у ногтя и первый сгиб фаланги. От этих участков гребни расходятся, как волны. 

Если подушечки широкие и симметричные, тогда «грядки» пойдут раньше и создадут завиток. Если подушечки вытянутые и асимметричные, появится петля. А если гребни не смогли сформироваться правильно или поздно начали это делать, тогда те, что идут от ногтя вниз, столкнутся с теми, что поднимаются от сгиба, — так выйдет дуга. 

Изучение папиллярных линий и механизмов их появления — перспективное направление науки. По папиллярным линиям можно определить, к примеру, атлетический потенциал человека. Кожные узоры могут подсказать, в каком виде будут наилучшие показатели, а к каким спортивным снарядам лучше даже не подходить. К примеру, если на пальцах много дуг и петель, а гребневой счет небольшой, то ребенку лучше заняться скоростно-силовыми видами спорта, где нужно максимально выложиться в короткое время: бег на короткие дистанции, метание, тяжелая атлетика.

В медицине узоры на пальцах используют как вспомогательный критерий для выявления вро­ж­ден­ных за­бо­ле­ва­ний, прежде всего, свя­зан­ных с по­ра­же­ни­ем центральной нерв­ной сис­те­мы, в том числе эпилепсии и болезни Дауна. Причем возможно даже спро­гно­зи­ро­вать их.