باريسا عباسي – دراسة جديدة تقدم بعض القرائن حول هذا الأمر. تمر موجات من الإشارات الكيميائية عبر الأصابع النامية ، مما يخلق أنماطًا فريدة لبصمات الأصابع.
أظهرت الأبحاث السابقة أن الجينات تلعب دورًا في كيفية تشكيل الأنماط المعقدة من الفجوات والحواف على أطراف أصابعنا ، ولكن لماذا لا تمتلك التوائم المتطابقة بصمات أصابع متطابقة؟
أظهرت دراسة جديدة أن ثلاث عائلات من جزيئات الإشارة – مع وجود اختلافات طفيفة في شكل الأصابع وتوقيت نمو الجلد – تشارك في تكوين بصمات الأصابع المختلفة فينا.
اقرأ أكثر:
قال رويل نوس ، عالم الأحياء التطورية في كلية الطب بجامعة ستانفورد والذي لم يشارك في البحث: “هذا مثال رائع على كيف يمكن للتقلبات والتغيرات الصغيرة أن تؤدي إلى العديد من الأنماط المختلفة بشكل لا نهائي”.
أنواع الأنماط في بصمات الأصابع
تجعل الأسطح غير المستوية للأصابع تلتصق ببعضها البعض ، وهذه الخاصية موجودة في البشر والأنواع مثل الكوالا والشمبانزي. كما أنها تساعدنا على الشعور بالفرق بين القوام. يتم إنشاء بصمات الأصابع تقريبًا في بداية التطور داخل الرحم ، وفي حوالي الأسبوع الثالث عشر من الحمل ، تبدأ بتكوين فجوات على أطراف الأصابع ، والتي نسميها التلال البدائية. تتطور هذه الحواف إلى ثلاثة أنماط أساسية: أنماط متناظرة ودائرية تسمى “الدوامات” ، وأنماط منحنية أطول تسمى “حلقات” وأنماط أطول ومنحنية نعرفها باسم “الأقواس”. حدد العلماء العديد من الجينات التي تحدد الأنماط التي تؤثر على بصمات الأصابع ، لكن الآليات البيوكيميائية التي تتسبب في تكوين هذه النتوءات ذكية للغاية.
تأثير الجينات على بصمات الأصابع
لتوضيح هذا اللغز ، قام دينيس هيدون ، عالم الوراثة بجامعة إدنبرة ، بمساعدة زملائه ، بتجميع تسلسل الحمض النووي الريبي في نواة خلايا إبهام الجنين البشري لتحديد الجينات التي لها تأثير أثناء التطور. . وجد الباحثون أن هذه الجينات (عائلات البروتينات التي تحمل التعليمات بين الخلايا) لها ثلاثة مسارات جينية مختلفة ، يؤثر كل منها على نمو الجلد على أطراف الأصابع. مجموعتان من الجينات المشاركة في مسارات الإشارات المعروفة باسم WNT و BMP تؤثران على تكوين أطراف الأصابع في نطاقات متناوبة من الخلايا التي تتحول في النهاية إلى أخاديد وحواف في بصمات الأصابع. يتم وضع عامل ثالث يسمى EDAR مع WNT في توسيع أخاديد النمو.
لدى الفئران أيضًا أنماط إغاثة بسيطة على أصابعها. عندما قام العلماء بإغلاق مسارات الإشارات بشكل مصطنع في الفئران ، وجدوا أن إشارات WNT و BMP تعمل بطرق معاكسة. يبدو أن WNT يحفز نمو الخلايا لتشكيل نتوءات في الطبقة الخارجية من الجلد ، بينما يمنع BMP نمو الخلايا لتشكيل الأخاديد. تساعد إشارات EDAR في تحديد حجم المطبات والتباعد بينها. على سبيل المثال ، عندما حذف الباحثون مسار WNT ، لم تظهر إشاراتهم أي حواف ، بينما أدت إزالة مسار BMP إلى جعل الحواف أوسع. في الفئران التي تحمل طفرة تعمل على تعطيل EDAR ، بدلاً من تشكيل نمط شريطي ، يتم تشكيل نمط نقطي فقط من حواف تشبه الإصبع.
في نهاية المطاف ، تعمل مسارات الإشارات الثلاثة هذه معًا للتحكم في تشكيل الحواف الأولية التي تنمو في البنية المتموجة لبصمة الإصبع ، وفقًا لما أفاد به فريق البحث في تقرير نُشر هذا الأسبوع في Cell.
العلاقة العدائية بين WNTs و BMPs في أطراف الأصابع البشرية هي نموذجية لأنماط تورينج (حيث تتداخل الأنشطة الكيميائية المختلفة لتشكل أنماطًا معقدة) ، والتي تنتشر أيضًا في الطبيعة ، مما يتسبب في ظهور خطوط وبقع على الجلد الحيوانات والأسماك في المناطق الاستوائية. يقول هيدون: “يرجع تفرد بصمات الأصابع إلى العناصر الصغيرة جدًا في الأنماط”. “يمكن لنماذج تورينج بسهولة إنتاج هذه الأنواع من النماذج الصغيرة جدًا.”
لكن الشكل العام لأنماط بصمات الأصابع – سواء كانت بصمة الإصبع دائرية أو دائرية أو منحنية – يعتمد على تشريح الإصبع والوقت المحدد لتشكيل هذه النتوءات. ووجد الباحثون أن النتوءات المبكرة في أنسجة الجنين البشري تبدأ في التكون في ثلاثة أماكن: في وسط الحافة الرخوة لإصبع الجنين ، وفي نهاية الإصبع وتحت الظفر ، وعند تجعد المفصل حيث ينحني الإصبع. وفقًا لحدون ، “تنتشر النتوءات من هذه المواقع الثلاثة كـ” موجات “، وتحدد كل موجة موقع التلال التالية”.
يساعد تشريح الإصبع في توجيه نمط نمو الخلايا. إذا كانت أصابع القدم كبيرة ومتناظرة وبدأت الحواف في التكون بسرعة ، فإنها تكون أكثر عرضة لتشكيل العجلة. إذا كانت أطراف الأصابع أطول وغير متناظرة ، فإنها تأخذ شكل الحلقة. ولكن إذا لم تتشكل هذه النتوءات عند طرف الإصبع فقط ، أو إذا بدأت تتشكل في وقت متأخر من النمو ، فإن حواف طيات الظفر وحوافه تلتقي في المنتصف لتشكل قوسًا أو قوسًا.
ووجد الباحثون أيضًا أن إشارات WNT و BMP و EDAR نفسها تجعل الخلايا في أجزاء أخرى من الجسم تصبح بصيلات شعر. لكن أطراف أصابعنا خالية من الشعر لأن تكوين البصيلات في راحة اليدين يتوقف مبكرًا جدًا. يشير هذا إلى أن تراكيب الجلد المختلفة تبدأ جميعها من نفس مسار النمو المبكر ثم تأخذ أدوارًا مختلفة لاحقًا. وفقًا لنوص ، “يبدو أن جميع هياكلنا التي تكونت من أكبر عضو لدينا ، الجلد (مثل الشعر والغدد وبصمات الأصابع) ، قد تم إنشاؤها من خلال نفس الآلية بشكل أساسي”.
المصدر: Science
5858
.