چرا انسان‌ها اثر انگشت متفاوت دارند؟

به گزارش شفق نیوز، اثر انگشت برای هر انسان الگویی خاص از خطوط برجسته روی پوست نوک انگشتان است. خطوط که در پزشکی و علوم جنایی با عنوان «خطوط اصطکاکی» شناخته می‌شوند، فقط به شکل کلی حلقه، کمان یا مارپیچ دیده نمی‌شوند؛ جزئیات بسیار ریز میان این خطوط نیز در هر فرد تفاوت دارد. شکل کلی اثر انگشت پیش از تولد شکل می‌گیرد و پس از آن، الگوی اصلی آن در طول زندگی ثابت می‌ماند، مگر اینکه لایه‌های عمیق پوست بر اثر آسیب یا بیماری دچار تغییر شوند.

پژوهش‌های زیستی نشان می‌دهند که تفاوت اثر انگشت حاصل ترکیبی از ژنتیک و شرایط رشد جنین است. ژن‌ها در تعیین نحوه رشد انگشتان، اندازه و شکل دست و روند تشکیل بافت‌های پوستی نقش دارند، اما ژن‌ها به تنهایی نقشه‌ای دقیق برای هر خط روی انگشت تعیین نمی‌کنند. همین موضوع باعث می‌شود حتی دوقلوهای همسان که ماده ژنتیکی بسیار مشابهی دارند نیز اثر انگشت کاملا یکسانی نداشته باشند.

اثر انگشت چه زمانی شکل می‌گیرد؟

فرآیند شکل‌گیری اثر انگشت در دوران جنینی آغاز می‌شود. خطوط برجسته پوست انگشتان در ماه‌های ابتدایی رشد جنین ایجاد می‌شوند و الگوی آنها پیش از هفته بیستم بارداری تثبیت می‌شود. پژوهش‌های مربوط به رشد جنین نشان داده‌اند که شمار و آرایش خطوط نوک انگشت با رشد ساختارهایی به نام پدهای ولار در سرانگشت ارتباط دارد. این برجستگی‌های موقت در دوران جنینی رشد می‌کنند و سپس با تغییر اندازه و شکل انگشت، روند تشکیل الگوی نهایی خطوط پوستی را تحت تاثیر قرار می‌دهند.

مطالعه منتشرشده در مجله Cell در سال 2023 تصویر دقیق‌تری از این فرآیند ارائه کرد. بر اساس این پژوهش، خطوط اثر انگشت به صورت موج‌هایی از برجستگی‌های پوستی شکل می‌گیرند که روی نوک انگشت گسترش پیدا می‌کنند و در نقاط مختلف با یکدیگر برخورد می‌کنند. نحوه حرکت و برخورد این موج‌ها به شکل‌گیری الگوهای پیچیده‌ای منجر می‌شود که در نهایت اثر انگشت را می‌سازند.

ژنتیک چه نقشی دارد؟

ژنتیک در شکل‌گیری اثر انگشت نقش دارد، اما نمی‌توان گفت یک ژن مشخص، شکل کامل اثر انگشت یک فرد را تعیین می‌کند. تحقیقات ژنتیکی نشان داده‌اند که مجموعه‌ای از ژن‌های مرتبط با رشد اندام‌ها و انگشتان با نوع و شکل الگوهای اثر انگشت ارتباط دارند.

پژوهشی که روی ژنوم انسان انجام شد، چندین ناحیه ژنتیکی مرتبط با نوع الگوی اثر انگشت را شناسایی کرد. در یک تحلیل گسترده، 43 ناحیه ژنتیکی مرتبط با الگوهای اثر انگشت در جمعیت‌های مختلف شناسایی شد و ژن‌های نزدیک به این نواحی ارتباط قابل توجهی با مسیرهای زیستی مربوط به رشد اندام و انگشت داشتند. در این تحقیق، ژن EVI1 نیز در روند شکل‌گیری الگوی پوستی نقش نشان داد.

چرا دوقلوهای همسان اثر انگشت یکسان ندارند؟

دوقلوهای همسان از یک تخمک بارورشده ایجاد می‌شوند و از نظر ژنتیکی شباهت بسیار زیادی دارند، اما اثر انگشت آنها یکسان نیست. دلیل این تفاوت این است که تشکیل خطوط پوستی فقط به اطلاعات ژنتیکی وابسته نیست.

در دوران جنینی، رشد هر انگشت تحت تاثیر شرایط بسیار ریز و متغیر قرار دارد. سرعت رشد بافت‌ها، شکل پدهای ولار، فشارهای مکانیکی، موقعیت انگشت در رحم و تغییرات محلی در رشد سلول‌ها می‌توانند در شکل نهایی خطوط نقش داشته باشند. بنابراین حتی اگر دو جنین دارای ژنوم بسیار مشابه باشند، فرآیندهای فیزیکی و سلولی رشد آنها دقیقا در یک مسیر پیش نمی‌رود.

نقش شرایط محیطی در دوران جنینی

منظور از محیط در اینجا شرایط زندگی پس از تولد نیست. اثر انگشت پیش از تولد شکل می‌گیرد، بنابراین عواملی که در زمان رشد جنین روی تشکیل بافت‌ها اثر می‌گذارند اهمیت دارند.

بررسی‌های علمی نشان داده‌اند که رشد اولیه جنین یک دوره حساس برای شکل‌گیری بافت‌ها و اندام‌هاست. تغییرات مربوط به رشد و تمایز سلولی، تعامل میان ژن‌ها و محیط و شرایط فیزیکی اطراف جنین می‌توانند در ایجاد تفاوت‌های ظریف میان افراد نقش داشته باشند. در مورد اثر انگشت نیز پژوهش‌ها ارتباط میان محیط اوایل بارداری و ویژگی‌های خطوط نوک انگشت را گزارش کرده‌اند.

به همین دلیل، اثر انگشت را نمی‌توان نتیجه مستقیم یک عامل واحد دانست. ژنتیک زمینه رشد را فراهم می‌کند و فرآیندهای رشد جنینی، جزئیات نهایی الگو را شکل می‌دهند.

الگوهای اصلی اثر انگشت

اثر انگشت انسان‌ها در سطح کلی معمولا در سه گروه اصلی بررسی می‌شود. این تقسیم‌بندی برای مطالعه و طبقه‌بندی اثر انگشت کاربرد دارد، اما تفاوت واقعی میان افراد بسیار بیشتر از تفاوت میان این سه شکل کلی است.

• حلقه‌ای (Loop): خطوط از یک سمت وارد می‌شوند، به سمت داخل خم می‌شوند و دوباره به همان سمت کلی برمی‌گردند.
• مارپیچی (Whorl): خطوط دارای ساختار چرخشی و دایره‌ای یا مارپیچی هستند.
• کمانی (Arch): خطوط از یک سمت وارد شده و با عبور از بخش میانی انگشت به سمت دیگر می‌روند و حالت کمانی ایجاد می‌کنند.

در مطالعات جمعیتی، فراوانی این الگوها یکسان نیست و حلقه‌ها، مارپیچ‌ها و کمان‌ها با نسبت‌های متفاوتی دیده می‌شوند. با این حال، برای شناسایی فرد، فقط نوع کلی الگو مورد توجه نیست و جزئیات بسیار ریز مسیر خطوط اهمیت زیادی دارد.

چرا اثر انگشت در طول زندگی ثابت می‌ماند؟

خطوط اصطکاکی پوست در لایه‌های عمیق‌تر پوست شکل می‌گیرند و الگوی اصلی آنها پس از دوران جنینی تغییر نمی‌کند. رشد دست و انگشت باعث می‌شود اندازه اثر انگشت بزرگ‌تر شود، اما رابطه میان خطوط و شکل کلی الگو حفظ می‌شود.

به همین دلیل، اثر انگشت یک فرد در دوران کودکی و بزرگسالی از نظر الگوی اصلی قابل تطبیق است. آسیب‌های سطحی پوست معمولا الگوی اصلی را برای همیشه از بین نمی‌برند، زیرا پوست قابلیت بازسازی دارد. در مقابل، صدماتی که به لایه‌های عمیق‌تر پوست برسند ممکن است بخشی از خطوط را به صورت دائمی تغییر دهند یا جای زخم ایجاد کنند.

پژوهش‌های جدید همچنین نشان می‌دهند که تشکیل اثر انگشت حاصل تعامل پیچیده میان رشد اندام، فعالیت سلولی و شکل‌گیری موج‌های پوستی در دوران جنینی است. بنابراین تفاوت اثر انگشت انسان‌ها نه از یک «کد اختصاصی» ساده، بلکه از فرآیند رشدی پیچیده‌ای ایجاد می‌شود که در هر جنین مسیر جزئی متفاوتی پیدا می‌کند.