在《細(xì)胞》的最新研究中，來自國際不同地區(qū)的合作團隊共同揭開了指紋形成之謎。在這指紋背后，都承載著人類怎樣的奧秘呢？

獨一無二的指紋印鑒

作為世界歷史上最早使用指紋的國家，中國早在幾千年前，便發(fā)現(xiàn)了指紋的獨一無二特性。據(jù)《周禮》記載，“以質(zhì)劑結(jié)信而止訟”，這里的“質(zhì)劑”指的是買賣雙方在簽訂的文書上按上手印，作為彼此信任的憑證。因為在全世界70多億人中，沒有一模一樣的指紋，即使是同卵雙胞胎也有著不同的指紋。

那么，人類的指紋為什么會各不相同呢？

這個謎團的答案與上世紀(jì)50年代，數(shù)學(xué)家Alan Turing提出的圖靈反應(yīng)擴散系統(tǒng)如出一轍，這種系統(tǒng)可以作為發(fā)育過程中的一種化學(xué)解釋，即特定區(qū)域的發(fā)育會涉及刺激生長的分子和抑制生長的分子，并且它們會交錯進(jìn)行。

我們可以將其理解為“激活劑”和“抑制劑”，比如小鼠口腔上顎的脊?fàn)钔黄鹁捅蛔C實是成纖維細(xì)胞生長因子充當(dāng)激活劑，Shh蛋白充當(dāng)抑制劑形成的模式，所以會形成有地方凸出，有地方凹陷的結(jié)構(gòu)。

指紋也是如此，如果你拿起手掌仔細(xì)觀察，你會發(fā)現(xiàn)它是一層脊?fàn)钔蛊鸾右粚悠秸麉^(qū)域的模式，像水波一樣層層推進(jìn)。

指紋圖案獨特性的發(fā)育形成

新研究的通訊作者Denis Headon博士曾發(fā)現(xiàn)一些基因與指紋形成有關(guān)，這些基因大部分參與了肢體發(fā)育，但具體哪些是指紋形成必需的還不清楚。

這一次，他和同事對胚胎小鼠腳趾上的發(fā)育過程進(jìn)行了細(xì)致分析，尤其是關(guān)于脊?fàn)钔蛊鹗侨绾萎a(chǎn)生的，哪些基因是必不可少的？除此之外，他們還搭配了人類細(xì)胞的3D發(fā)育模型進(jìn)行驗證。

根據(jù)研究結(jié)果顯示：指紋的發(fā)育同樣由“激活劑”和“抑制劑”來完成，其中WNT蛋白負(fù)責(zé)造成細(xì)胞形成指紋脊，而另一種BMP蛋白則會抑制指紋脊，形成一層層“水波”狀結(jié)構(gòu)。而且，指紋脊具有3個起始位置，朝著不同的方向發(fā)育擴散；3個位置的大方向分別位于指尖（朝內(nèi)側(cè)推進(jìn)），指頭中心（朝四周推進(jìn)）和第一個指節(jié)邊緣（朝上推進(jìn)）。

指紋脊從3個地方起源并發(fā)展，最后碰撞形成獨一無二的指紋圖案。

在這個過程中，不同來源的細(xì)胞相遇后，會不斷相互擠壓?！八鼈冏罱K碰撞到一起，形成特殊的湍流，這有助于創(chuàng)造出指紋圖案的多樣性”，南加州大學(xué)的發(fā)育生物學(xué)家Cheng-Ming Chuong博士表示。除了碰撞過程隨機，胎兒在子宮中手指的擺放與位置也是隨機的，這些都給了指紋形成極大的隨機性。

指紋對先天疾病的早篩

通過對人體外部特征與遺傳基因的深入研究發(fā)現(xiàn)，指紋將在先天疾病早篩、人體病變預(yù)防、職業(yè)體質(zhì)選拔等各領(lǐng)域發(fā)揮非常重要價值作用。以唐氏綜合征為例，如果在一個嬰兒出生后采集到他的指紋特征，可以有98%的準(zhǔn)確率判斷出這個嬰兒是否患有唐氏綜合征。在零歲時發(fā)現(xiàn)和兩歲時發(fā)現(xiàn)，干預(yù)效果將非常不同，可能是患者日后生活能否自理的差異。