Почему у человека есть отпечатки пальцев

Биологическая польза кожных узоров

Кожа на кончиках наших пальцев, ладонях и подошвах устроена иначе, чем на остальном теле. Она называется гребешковой или папиллярной кожей. Вместо гладкой поверхности здесь формируются параллельные валики и бороздки. Их главная задача связана с выживанием наших далеких предков, лазавших по деревьям и манипулировавших мелкими предметами.

Гребешки выполняют сразу две важнейшие практические задачи. Во-первых, они регулируют силу сцепления при контакте с гладкими и мокрыми поверхностями. Во-вторых, этот рельеф многократно повышает чувствительность рецепторов, спрятанных в толще кожи.

• Удержание влажных и скользких предметов за счет микроканалов между бороздками, куда выдавливается лишняя вода или пот
• Увеличение трения при касании гладких твердых плоскостей вроде камня, коры деревьев или стекла
• Трансляция механических микроколебаний вглубь дермы к тельцам Пачини, реагирующим на вибрацию с частотой около двухсот герц
• Защита эпидермиса от чрезмерного истирания и глубоких разрывов под механической нагрузкой

Как формируются узоры до рождения

Папиллярные линии закладываются у эмбриона очень рано, примерно на десятой-тринадцатой неделе беременности. В этот момент на кончиках пальцев будущего ребенка формируются особые выпуклости, так называемые волярные подушечки. Их размер, форма и скорость обратного рассасывания задают основу будущего рисунка.

Кожа состоит из наружного слоя (эпидермиса) и глубокого (дермы). Между ними находится базальный слой клеток, который начинает стремительно делиться. Клетки растут быстрее, чем окружающие ткани, и слой буквально складывается в гармошку под давлением соседних участков. В процессе участвуют химические сигналы. В две тысячи двадцать третьем году группа ученых из Эдинбургского университета доказала, что за волнообразное расхождение линий отвечают два белка — активатор Wnt и ингибитор EDAR. Взаимодействие этих веществ создает классические волны Тьюринга, математически описывающие природные узоры вроде полос зебры.

К девятнадцатой неделе внутриутробного развития рисунок гребешков закрепляется окончательно. С этого момента форма отпечатка уже никогда не изменится. Человек растет, пальцы увеличиваются в размерах, но сам порядок ветвления линий, их изгибы и разрывы сохраняются до глубокой старости.

Почему узоры уникальны даже у близнецов

Генетика определяет только общее направление и базовый тип рисунка. Это объясняет, почему у родителей и детей часто встречаются похожие узоры на одних и тех же пальцах. Однако точная траектория каждой линии зависит от случайных физических условий внутри матки.

• Положение плода относительно стенок матки в момент активного деления базальных клеток кожи
• Локальное давление амниотической жидкости на отдельные фаланги пальцев
• Скорость роста костей кисти и плотность прилегающих соединительных тканей
• Микроскопические колебания артериального давления эмбриона и уровень питательных веществ в крови

Однояйцевые близнецы имеют идентичный набор ДНК, одинаковую группу крови и внешнее сходство. Но их отпечатки пальцев заметно различаются мелкими деталями. Один близнец прикасался пальцем к пуповине, другой лежал иначе, питательные капилляры прорастали с разницей в доли миллиметра. В итоге природа создает уникальный биометрический паспорт, который невозможно повторить.

Основные типы кожных узоров

Наука, изучающая узоры на коже ладоней и стоп, называется дерматоглификой. В криминалистике и биологии используют классификацию, которую в конце девятнадцатого века разработали Фрэнсис Гальтон и Эдвард Генри. Все бесконечное разнообразие отпечатков сводится к трем базовым группам.

• Петли встречаются примерно у шестидесяти пяти процентов людей. Линии входят с одного края подушечки пальца, поднимаются к центру, образуют петлеобразную дугу и возвращаются к тому же краю.
• Завитки обнаруживаются примерно у тридцати процентов людей. Гребешки закручиваются в концентрические круги, овалы или спирали вокруг центральной точки, образуя сложные геометрические центры.
• Дуги считаются самым редким типом и составляют около пяти процентов случаев. Линии идут поперек пальца с одного края на другой с небольшим подъемом посередине, напоминая пологие холмы.

Внутри этих групп эксперты ищут минуции. Минуции — это крошечные индивидуальные особенности линий: раздвоение одного гребешка на два (бифуркация), внезапный обрыв линии, короткий отрезок или замкнутый островок. Для опознания человека по отпечатку криминалистам нужно совпадение определенного количества таких точек, обычно от восьми до шестнадцати в зависимости от стандартов страны.

Животные с отпечатками пальцев

Люди — не единственные обладатели папиллярных линий на планете. Такие узоры есть у человекообразных обезьян (шимпанзе, горилл, орангутанов), а также у многих видов низших приматов. Всем им требовалось ловко прыгать по веткам и крепко сжимать гладкие стебли растений.

Самый удивительный пример параллельной эволюции демонстрирует сумчатый медведь коала. Коалы не родственники приматам, но питаются листьями эвкалипта и проводят всю жизнь на гладких эвкалиптовых стволах. На подушечках их лап есть выраженные гребешки, петли и спирали. Под электронным микроскопом отпечаток коалы настолько похож на человеческий, что даже опытные эксперты-криминалисты могут легко их перепутать при беглом осмотре.