Parmak izlerinin nasıl oluştuğu şimdiye kadar bir muammaydı

Bilim adamları nihayet parmaklarınızın ucundaki o kemerlerin, ilmeklerin ve halkaların nasıl oluştuğunu anladılar.

Rahim içindeyken, parmak izini tanımlayan çıkıntılar, her parmak ucundaki üç farklı noktadan başlayarak dalgalar halinde dışa doğru genişler. Araştırmacıların 9 Şubat’ta Cell’de bildirdiğine göre, kalkık cilt, Turing modeli olarak bilinen şeyi izleyen üç molekül arasındaki etkileşimler sayesinde çizgili bir modelde ortaya çıkıyor. Bu çıkıntıların başlangıç ​​yerlerinden nasıl yayıldığı ve birleştiği, kapsayıcı parmak izi şeklini belirler.

Parmak izleri benzersizdir ve ömür boyu sürer. 1800’lerden beri bireyleri tanımlamak için kullanılıyorlar. Parmak izlerinin nasıl oluştuğunu açıklamak için spontan deri katlanması, moleküler sinyalleşme ve sırt deseninin kan damarı düzenlemelerini takip edebileceği fikri dahil olmak üzere çeşitli teoriler öne sürülmüştür.

Bilim adamları, parmak izlerini karakterize eden sırtların, siperler gibi deride aşağı doğru büyümeler olarak oluşmaya başladığını biliyorlardı. Takip eden birkaç hafta içinde, siperlerde hızla çoğalan hücreler yukarı doğru büyümeye başlar ve kalınlaşmış deri şeritleriyle sonuçlanır.

Tomurcuklanan parmak izi sırtları ve gelişmekte olan saç folikülleri benzer aşağı doğru yapılara sahip olduğundan, yeni çalışmadaki araştırmacılar iki lokasyondaki hücreleri karşılaştırdı. Ekip, her iki sitenin de, WNT, EDAR ve BMP olarak bilinen üçü de dahil olmak üzere, hücreler arasında bilgi aktaran haberciler olan bazı sinyal moleküllerini paylaştığını buldu. Diğer deneyler, WNT’nin hücrelere çoğalmasını, deride çıkıntılar oluşturmasını ve EDAR üretmesini, bunun da WNT aktivitesini daha da artırmasını söylediğini ortaya çıkardı. BMP bu eylemleri engeller.

Ekip, bu sinyal moleküllerinin kalıp oluşturmak için nasıl etkileşime girebileceğini incelemek için farelerde moleküllerin seviyelerini ayarladı. Farelerin parmak izi yoktur, ancak ayak parmaklarının derilerinde insan izlerine benzer çizgili çıkıntılar vardır. Edinburgh Üniversitesi’nden gelişimsel biyolog Denis Headon, “Bir kadranı – veya molekülü – yukarı ve aşağı çeviriyoruz ve modelin nasıl değiştiğini görüyoruz” diyor.

Artan EDAR, daha kalın, daha aralıklı sırtlarla sonuçlanırken, azalması şeritler yerine noktalara yol açtı. EDAR üretimini engellediği için BMP’de bunun tersi oldu.

Headon, şeritler ve noktalar arasındaki bu geçişin, Turing reaksiyon-difüzyon tarafından yönetilen sistemlerde görülen bir imza değişikliği olduğunu söylüyor. 1950’lerde İngiliz matematikçi Alan Turing tarafından önerilen bu matematiksel teori, kimyasalların doğada görülen kalıpları oluşturmak için nasıl etkileşime girdiğini ve yayıldığını açıklar (SN: 7/2/10). Yine de test edildiğinde sadece bazı kalıpları açıklıyor (SN: 21/1/14).

Bununla birlikte, fare rakamları, insan parmak izlerinde görülen ayrıntılı şekilleri ortaya çıkarmak için çok küçüktür. Bu nedenle araştırmacılar, parmak ucunda önceden bilinen üç sırt başlangıç ​​bölgesinden yayılan bir Turing modelini simüle etmek için bilgisayar modellerini kullandılar: parmak pedinin merkezi, tırnağın altında ve parmak ucuna en yakın eklem kıvrımında.

Ekip, bu başlangıç ​​noktalarının göreli zamanlamasını, konumunu ve açısını değiştirerek en yaygın üç parmak izi modelinin (kemerler, halkalar ve sarmallar) her birini ve hatta daha nadir olanları oluşturabilir. Örneğin kemerler, parmak pedi çıkıntıları yavaş başladığında oluşabilir ve bu da kıvrımdan ve tırnağın altından çıkan çıkıntıların daha fazla yer kaplamasına izin verir.

New York City’deki Mount Sinai’deki Icahn Tıp Okulu’ndaki Siyah Aile Kök Hücre Enstitüsü müdürü gelişim ve kök hücre biyoloğu Sarah Millar, “Bu çok iyi yapılmış bir çalışma” diyor.

Çalışmada yer almayan Millar, moleküller arasındaki kontrollü rekabetin aynı zamanda saç kökü dağılımını da belirlediğini söylüyor. Yeni çalışma, “parmak izlerinin oluşumunun, deride gördüğümüz diğer desen türleri için halihazırda üzerinde çalışılmış olan bazı temel temaları takip ettiğini gösteriyor” diyor.

Millar, WNT ve EDAR’ı etkileyen gen mutasyonlarına sahip kişilerin cilt anormalliklerine sahip olduğuna dikkat çekiyor. “Bu moleküllerin parmak izi oluşumuna dahil olabileceği fikri ortalıkta dolanıyordu” diyor.

Headon, genel olarak, ekibin ter bezleri gibi cilt yapılarının rahimde düzgün gelişmediği zamanlarda ve hatta belki de doğumdan sonra oluşumuna yardımcı olmayı amaçladığını söylüyor.

“Daha geniş anlamda yapmak istediğimiz şey, cildin nasıl olgunlaştığını anlamak.”