Cell：为何即使是同卵双胞胎也有不同的指纹？新研究揭示指纹形成之谜

在一项新的研究中，来自英国爱丁堡大学、赫瑞瓦特大学、牛津大学、卡迪夫大学、杜伦大学、中国科学院上海营养与健康研究所、复旦大学和捷克理工大学的研究人员研究了小鼠和人类的指纹产生，从而揭示了独特的指纹形成过程。相关研究结果于2023年2月9日在线发表在  Cell  期刊上，论文标题为“  The developmental basis of fingerprint pattern formation and variation  ”。

之前对指纹的研究已表明，它们的目的是提供额外的抓力和提高灵敏度。人们很早就知道，人类的指纹是独一无二的，即使是同卵双胞胎也有不同的指纹。为什么会出现这种情况一直是个谜。在这项新的研究中，这些作者解开了这个谜团。

为了更好地了解指纹是如何形成的，以及为什么它们在人与人之间有所不同，这些作者追踪了指纹在胚胎小鼠中的形成，并研究了指纹形成背后的遗传学。他们发现了所谓的图灵反应-扩散系统（Turing reaction-diffusion system）。

早在20世纪50年代，Alan Turing提出了一种发育过程，通过这种过程，树叶以独特的排列方式生长。他提出，发育系统中的一些分子会促进细胞生长，而另一些分子则积极地阻止生长。其结果是两种力量相互作用于相邻的细胞。这导致了脊的产生，从而形成了独特的形态，如斑马上的条纹或指尖上的轮纹。

通过观察胚胎小鼠（和培养皿中的人类细胞）的指纹形成情况，这些作者可以观察到在手指末端的三个不同部分（指尖、中心和最接近顶部指节的部分）中，脊（ridge）形成并相互作用。当不同的细胞群体相对于它们的物理位置相互推挤时，出现了旋涡状的图案。

当细胞相互推挤形成脊时，手指在子宫中的随机位置是使得这些图案如此随机的原因。这就是为何即使是同卵双胞胎也有不同的指纹。这些作者还发现，指纹形成的初始阶段与毛囊的发育阶段几乎相同。唯一的区别是，在毛囊中，皮肤表面以下更深的细胞参与了这一过程。

参考资料：

James D. Glover et al. The developmental basis of fingerprint pattern formation and variation. Cell, 2023, doi:10.1016/j.cell.2023.01.015

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