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同卵雙胞胎的DNA完全一致,指紋卻不同,是什麼讓指紋千差萬別?
十個螺和十個瓢的人有什麼區別嗎
同卵雙胞胎,由一個精子與一個卵子結合成受精卵後,這個受精卵分裂成兩個細胞,這兩個細胞分別發育成兩個胚胎,理論上他們的
DNA
是完全相同的,就像一個幹細胞分裂成兩個幹細胞一樣。
然而,眾所周知,世界上不會存在兩個一樣的指紋,每個指紋圖案都是唯一的,即使是
DNA
理論上完全相同的同卵雙胞胎,他們的指紋也是不相同的,到底是為什麼呢?
指紋,指的是人類和其他靈長類動物的手和腳表面上的摩擦脊,這一系列的脊,可以幫助我們穩穩地抓握物體或者防止在攀爬時滑動,在我們的一生中,這些脊的排列是永遠不會改變的,除非受到割傷造成永久疤痕。
指紋的圖案一般分為三種:鬥形、弓形和箕形,每個人的每根手指中都會存在這三種中的一種指紋。當警探或其他某些鑑定人員在鑑定指紋的時候,他們不會只通過圖案型別來識別個人,他們還會仔細檢查下一個層次的細節:脊的具體路徑或其中的斷裂和分叉,這些稱為
細節
。
摩擦脊上分佈著豐富的汗腺,但人們在物體上留下的指紋,往往不是來自汗水,而是來自
觸控過的其他
物體的
表面,如面部面板和頭髮
,那裡的油脂較多,往往是指紋圖案的最佳顏料
——剛洗過的手在物體上留下的指紋一般不會太明顯。
摩擦脊
的存在,
有兩
種意義
,為了充分理解這些(尤其是第一個),你需要從靈長類動物的角度來思考,而不僅僅是人類。一個是
防滑功能
,
當接觸或抓住潮溼的物體時,這些
摩擦脊
就像汽車輪胎上的
花紋
,將水從接觸點排出,從而提高
“
抓地力
”
。
想象一下一隻猴子沿著熱帶森林樹冠高處潮溼的樹枝行走,你會很容易
瞭解
到這一點
對
生存
的
重要性。當一輛汽車在
溼滑的路面上行駛
時,因為它的輪胎
能將
水從接觸點排出
,從而不會那麼容易打滑,而如果汽車用的是光頭胎,翻車的可能性會很大。而當靈長類動物在森林間飛躍時,打滑往往是致命的。
此外,
避免
打滑
的另一個因素是我們在指尖和腳部溼滑時看到的面板褶皺效應。
此前,有科學家認為這是面板長時間泡水後,面板被泡鬆軟導致的,但其實這
是一種自適應的神經反應
是由神經中樞控制的
。
科學家們後來做過實驗,當靈長類動物的手腳
神經被切斷
後
,
無論泡多長時間的水,手腳面板都不會出現褶皺
。
摩擦脊的第二個功能是
增加手腳的
觸覺靈敏度。在這些脊下面的面板真皮層,我們有一種叫板層小體的振動感受器。這些細胞相對較大(
1-2
毫米長),單個感覺樹突包裹在成纖維細胞和雪旺細胞層中。當你在
物體
表面上
摩擦
指尖時,摩擦
脊會
交替拖動和滑動。這會產生振動,更有效地刺激這些層狀小體。如果讓你輕輕敲擊玻璃、緞面、羊毛毯和砂紙,即使你閉上眼睛,這也能讓你分辨出
所敲擊的物體的
不同之處。
一個人的指紋會
在
很大程度
上受
遺傳影響
,這隻限於指紋的圖案(即前面所說的鬥形、弓形和箕形),但指紋的細節是不受遺傳影響的,也就是說同卵雙胞胎的十根手指的指紋有很可能會很相似,但卻充滿了非常多不一樣的細節。
原因在於人體胚胎的發育時間,影響摩擦脊的兩個關鍵事件在第
10
到第
15
周發生了衝突。在胎兒發育早期,胎兒由於間充質阻止膨脹,形成了光滑的掌墊,即手指、手掌和腳板上的隆起肉墊,這是血管和結締組織的前身。
到了第
10
周左右,掌墊停止生長,但手部繼續生長,結果,在接下來的幾周裡,掌墊被吸收會手部內,在這個關鍵階段,掌墊的面板上開始出現摩擦脊的最初跡象。這些早期脊(也被稱為初級脊)的間距和排列是一個隨機過程,和取決於掌墊的整體幾何形狀。
如果在掌墊仍然非常明顯的情況下出現主脊(這是一種被稱為高掌墊的特徵),那麼個體將形成一種
箕形圖案;
如果主脊出現而掌墊不太明顯(稱為中間掌墊),那麼個體將形成一個
鬥
狀圖案
;
最後,如果在掌墊幾乎被吸收時出現主脊(所謂的低掌墊),個體將形成弓形。
這兩個事件(掌墊
回縮
和
早期脊
出現)的發生時間是遺傳相關的:模式型別受遺傳時間的影響。然而,
脊的
細節和其他識別特徵的精確排列是隨機的,並沒有遺傳聯絡。
這一點的證據來自對同卵雙胞胎指紋的研究
,
同卵雙胞胎擁有相同的
DNA
,因此,可能具有相同的基因發育時間。同卵雙胞胎的指紋通常具有非常相似的大小和形狀模式型別
(差不多的鬥形、弓形或箕形),
然而,
細節
特徵不同。
所以,世界上每個指紋都是獨一無二的。
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