Legătura incredibilă dintre dungile zebrelor și modul în care se dezvoltă amprentele

Modul în care se dezvoltă amprentele este extraordinar. Nicio persoană de pe Pământ nu are amprente identice cu cele ale altcuiva, nici măcar în cazul gemenilor identici.

Oamenii de știință au unele presupuneri cu privire la modul în care se dezvoltă amprentele pentru a fi unice, dar nu au reușit să identifice mecanismele exacte.

• Erbicid controversat, găsit în mai bine de jumătate dintre probele de spermă
• O descoperire cuantică ar putea încărca bateriile într-o clipită

Folosind o varietate de proceduri pe șoareci, țesuturi umane, culturi celulare și gene, o echipă internațională de cercetători s-a concentrat asupra procesului care dă naștere ondulărilor unice ale pielii.

Minusculele umflături și brazde ale pielii care se găsesc pe vârfurile degetelor umane încep să se formeze în jurul celei de-a treisprezecea săptămâni din viața unui făt. Modelul care reiese în cele din urmă din aceste linii nu se schimbă niciodată.

Modul în care se dezvoltă amprentele este influențat și de cea mai mică schimbare a condițiilor

Gemenii monozigoți se formează din același ovul și spermatozoizi și, totuși, până la naștere, fiecare geamăn a experimentat propriul set de mutații genetice în uter, ceea ce îi face să nu fie 100% identici.

Șansele ca amprentele lor să fie identice la naștere sunt de aproximativ 1 la 64 de miliarde, o șansă extrem de scăzută și, de asemenea, ceva ce nu s-a întâmplat până acum.

O parte din motivul pentru care gemenii au amprente diferite ar putea avea ceva de-a face cu genomul lor ușor diferit. Dar există și o grămadă de alți factori subtili în joc, cum ar fi căile moleculare care împărtășesc informații și instrucțiuni între gene.

Acestea sunt cunoscute drept căi de semnalizare și sunt foarte sensibile la factori locali foarte specifici din uter, ceea ce înseamnă că se desfășoară diferit pentru fiecare om, chiar și în cazul gemenilor.

Amprentele șoarecilor

Un studiu condus de cercetătorii de la Universitatea din Edinburgh, din Scoția, a identificat acum trei lanțuri diferite de semnalizare care par să modeleze tiparul degetelor noastre: Wnt; proteina morfogenetică a osului (BMP); și căi receptoare ale ectodisplazinei A (EDAR).

Toate cele trei au fost identificate urmărind dezvoltarea celulelor umane în laborator. Rolul lor a fost apoi testat în continuare pe modele de șoarece.

Șoarecii nu au amprente la fel ca oamenii, dar au încrețituri transversale ale pielii de pe degete care se dezvoltă similar, deși cu mai puțină complexitate, scrie Science Alert.

Atât la oameni, cât și la șoareci, căile Wnt par să stimuleze creșterea încrețiturilor în stratul exterior al pielii unui deget, în timp ce BMP suprimă formarea acestora. Semnalele EDAR ajută la modelarea dimensiunii și distanței dintre încrețiturile pielii.

Atunci când activitatea EDAR a fost suprimată în modelele de șoarece, de exemplu, degetele lor nu au mai prezentat încrețituri transversale, ci un model asemănător cu bulinele.

Legătura dintre amprente și dungile zebrelor

Formarea încrețiturilor reflectă modele care apar din ceea ce este cunoscut sub numele de sistem de reacție-difuzie Turing și pare să fie un motiv important pentru care amprentele noastre ajung să arate atât de diferit.

Un model Turing este un concept matematic dezvoltat de Alan Turing în 1952 pentru a explica modul în care dungile și petele din natură arată diferențe aleatorii, minuscule, în structura lor.

Când două substanțe „difuzabile” se ciocnesc, modelul lui Turing arată că rezultatul nu este întotdeauna același. Există mult zgomot și variabilitate în modul în care se petrece în cele din urmă coliziunea, rezultând un haos greu de prezis.

La fel ca dungile unei zebre, oamenii de știință cred că această complexitate face parte din ceea ce duce la o astfel de „structură fină bogat detaliată” în fiecare dintre amprentele noastre.

Modul în care se dezvoltă amprentele ține cont și de modelul Turing

La oameni, aceste încrețituri tind să se formeze la vârful, baza și centrul degetelor, înainte de a se extinde către exterior.

În mod logic, dacă se formează mai multe încrețituri într-o perioadă de timp restrânsă, atunci acestea ar trebui să fie mai apropiate. Dacă o grămadă de linii se întâlnesc apoi cu încrețituri dintr-o altă parte, acestea pot forma spirale, arcade și bucle unele în jurul celorlalte.

Modul în care se dezvoltă amprentele seamănă cu ceea ce se întâmplă atunci când mai mulți curenți din ocean se ciocnesc, forțând valurile în modele complicate. Momentul, locația și unghiul acestor încrețituri sunt foarte sensibile la mediul local al uterului.

„Confluența undelor de modelare inițiate în aceste condiții variabile determină tipul de model de amprentă, care împreună cu haosul inerent al sistemelor Turing îi oferă o unicitate individuală fiecărei amprente”, scriu autorii.

Alți factori implicați în unicitatea amprentelor

Diferențele anatomice subtile au probabil și ele un rol. Cutele de flexiune, de exemplu, par să formeze limite pe care încrețiturile trebuie să le ocolească, asemănător o face un râu în jurul unei stânci.

Mai târziu în dezvoltarea fătului, când șoarecii și oamenii formează glande sudoripare pe vârful degetelor, amprentele sunt și mai diferențiate.

Cercetătorii spun că toți acești factori sunt implicați în cele din urmă într-un sistem complex și dinamic de dezvoltare, unul care duce la „variația nesfârșită a tiparelor de amprentă umană” pe care o vedem astăzi.

Studiul a fost publicat în Cell.

Vă recomandăm să citiți și:

Oamenii de știință au identificat un medicament care ne-ar putea prelungi viața

Un nou studiu a descoperit o potențială cauză ascunsă a demenței

Un medicament pentru slăbit îmbătrânește fețele celor care îl folosesc

Locuitorii din mediul rural sunt mai predispuși la insuficiență cardiacă decât cei din mediul urban