چرا اثر انگشت ما مثل راه‌راه‌های گورخر منحصر به فرد است؟

به گزارش ساینس الرت، اثر انگشت هیچ شخصی در جهان مانند اثر انگشت شما نیست. حتی اگر دوقلوی همسان باشید، آرایش چرخشی خطوط روی انگشتان دست و پای شما منحصر به فرد خواهد بود.

دانشمندان برای شناسایی عواملی که ممکن است الگوی منحصربه‌فرد اثر انگشت شما را تعیین کنند، تلاش بسیاری کرده‌اند. با استفاده از روش‌های مختلف روی موش‌ها، بافت‌های انسانی، کشت‌های سلولی و ژن‌ها، یک تیم بین‌المللی از محققان فرآیندی را به سرانجام رسانده‌اند که به معنای واقعی کلمه موج‌های پوستی ما را ایجاد می‌کند.

برجستگی‌های کوچک و شیار‌های پوستی که روی انگشتان انسان یافت می‌شوند، در حدود هفته سیزدهم زندگی جنین شروع به شکل‌گیری می‌کنند. الگویی که در نهایت از این خطوط برخوردی پدید می‌آید برای بقیه روز‌های زندگی همراه انسان باقی خواهد ماند.

دوقلو‌های مونوزیگوتیک از یک تخمک و اسپرم تشکیل می‌شوند، اما در زمان تولد، هر دو مجموعه‌ای از جهش‌های ژنتیکی خود را در رحم تجربه کرده‌اند که باعث می‌شود آن‌ها صد در درصد یکسان نباشند. شانس تطابق اثر انگشت آن‌ها در بدو تولد حدود ۱ در ۶۴ میلیارد است؛ شانس بسیار کمی که قبلا مشاهده نشده بود.

بخشی از دلیلی که دوقلو‌ها دارای اثر انگشت متفاوت هستند، می‌تواند به ژنوم کمی متفاوت آن‌ها مربوط باشد. اما یک سری عوامل ظریف دیگر نیز وجود دارد، مانند مسیر‌های مولکولی که اطلاعات و دستورالعمل‌ها را بین ژن‌ها به اشتراک می‌گذارند. این مسیر‌ها به عنوان مسیر‌های سیگنال شناخته می‌شوند و به عوامل موضعی کوچکِ درون رحم بسیار حساس هستند، به این معنی که برای همه، حتی دوقلوها، متفاوت عمل می‌کنند.

مطالعه حاضر که توسط محققان دانشگاه ادینبرا انجام شد، اکنون سه زنجیره مختلف سیگنالینگ را شناسایی کرده که به نظر می‌رسد به انگشتان دست ما شکل می‌دهند: مسیر سیگنال‌دهیِ «Wnt»، پروتئین مورفوژنتیک استخوان (BMP) و مسیر گیرنده‌های اکتودیسپلاسین آ (EDAR). مسیر‌ها هر سه با مشاهده رشد سلول‌های انسانی در آزمایشگاه شناسایی شدند، سپس نقش آن‌ها در مدل‌های موش بیشتر مورد آزمایش قرار گرفت.

موش‌ها دقیقا مانند ما اثر انگشت ندارند، اما دارای برآمدگی‌های عرضی پوست روی انگشتانشان هستند که به طور مشابه، البته با پیچیدگی کمتر، رشد می‌کنند.

هم در انسان و هم در موش، به نظر می‌رسد که مسیر‌های «Wnt» رشد برآمدگی‌ها را در لایه بیرونی پوست یک انگشت تحریک می‌کنند، در حالی که پروتئین مورفوژنتیک استخوان تشکیل این شیار‌ها را سرکوب می‌کند. در همین حال، سیگنال‌های «EDAR» به شکل‌دهی اندازه و فاصله برجستگی‌های پوستی که تشکیل می‌شوند کمک می‌کنند.

فشار و کشش در شکل‌گیری برجستگی، الگو‌هایی را منعکس می‌کند که از سیستم انتشار واکنش تورینگ پیروی می‌کنند و ظاهرا این دلیل خوبی برای توضیح چگونگی تفاوت اثر انگشت‌های ما است (الگوی تورینگ یک مفهوم ریاضی است که توسط آلن تورینگ در سال ۱۹۵۲ توسعه یافت و توضیح می‌دهد الگو‌ها در طبیعت مانند نوار‌ها و لکه‌ها، می‌توانند به طور طبیعی و خودمختار از یک حالت همگن و یکنواخت به‌وجود آیند.)

مدل تورینگ نشان می‌دهد هنگامی که دو ماده «قابل انتشار» با هم برخورد می‌کنند، نتیجه همیشه یکسان نیست. در نهایت نویز و تنوع زیادی در نحوه برخورد، منجر به هرج و مرج می‌شود و پیش‌بینی نتیجه را بسیار دشوار می‌کند.

دانشمندان گمان می‌کنند که درست مثل راه‌راه‌های گورخر، این پیچیدگی بخشی از چیزی است که منجر به چنین ساختار ظریف و بسیار دقیق روی هر انگشت ما می‌شود. تفاوت‌های آناتومیکی ظریف نیز احتمالا در این مسئله نقش دارند. در مراحل بعدی رشد جنین، زمانی که غدد عرق روی نوک انگشتان تسکیل می‌شود، اثر انگشت ما حتی بیشتر متمایز می‌شود.

محققان می‌گویند همه این عوامل در نهایت در یک سیستم پیچیده و پویا نقش بازی می‌کنند؛ سیستمی که منجر به «تنوع بی‌نهایت الگو‌های اثر انگشت انسان» می‌شود. این مطالعه در «Cell» منتشر شده است.

منبع: همشهری آنلاین