Kriminelles Verhalten wird oft auf Ereignisse in der Kindheit zurückgeführt. Doch die Fähigkeit, einen Dieb zu fangen, hat ihre Wurzeln in der Entwicklung im Mutterleib.

Bis zur 17. Schwangerschaftswoche sind die Fingerabdrücke eines Fötus in Stein gemeißelt, wie Beobachtungen zeigen. Die Einzigartigkeit der Fingerabdrücke ist seit etwa zwei Jahrtausenden bekannt und wird seit zwei Jahrhunderten wissenschaftlich untersucht. Ein neues theoretisches Computermodell beschreibt, wie die Muster wahrscheinlich entstehen, beginnend in der zehnten Schwangerschaftswoche, wenn ein Fötus etwa 80 mm lang ist.

Frühe Anzeichen von Stress

Die Fingerabdrücke weisen drei verschiedene Merkmale auf: Bögen, Schleifen und Wirbel.

Michael K?cken und Alan Newell von der Universität von Arizona fanden heraus, dass die Entstehung der Muster mit Spannungen in einer zwischen den Fingern liegenden Hautschicht, der so genannten Basalschicht, zusammenhängt. Bei einem Fötus wächst die Basalschicht schneller als die umliegenden Schichten – die Epidermis auf der Außenseite und die innere Dermis. Die Basalschicht wölbt und faltet sich in verschiedene Richtungen und erzwingt so komplexe Formen.

Die Spannungen entstehen an den Hautgrenzen, einschließlich der Fingernägel und Knöchelfalten, sowie um die schrumpfenden Fingerkuppen, berichten K?cken und Newell in der Oktoberausgabe der Zeitschrift Europhysics Letters.

„Diese Falten kodieren das zukünftige Fingerabdruckmuster, das in den folgenden Wochen auf der Hautoberfläche sichtbar wird“, so K?cken gegenüber LiveScience. „Da das Fingerabdruckmuster unter der Hautoberfläche kodiert ist, kann es nicht durch oberflächliche Hautverletzungen zerstört werden.“

Wie genau das Muster während des Wachstums des Fötus erhalten bleibt, ist noch unklar, sagte er.

Das Modell bestätigt eine 80 Jahre alte Erklärung, die sich nie durchgesetzt hatte.

Fingerabdrücke sind für Wissenschaftler seltsam. Tatsächlich unterscheiden sich die Handflächen auf mysteriöse Weise in mehrfacher Hinsicht vom Rest des Körpers.

„Es gibt nicht nur Fingerabdrücke auf der Handfläche und nicht an anderen Stellen der Haut, sondern die Haut ist auf der Handfläche auch am dicksten, es gibt mehr Schweißdrüsen und es gibt keine Haarfollikel“, erklärt K?cken. Er sagt, dass derselbe Knickprozess für die Bildung von Hirnrillen, bestimmten Strukturen im Auge und sogar – obwohl dies höchst spekulativ ist – für Haarfollikel verantwortlich sein könnte.

Viele Muster in der Natur sind mathematisch ähnlich wie Fingerabdrücke.

Sanddünenrippel, Streifen auf tropischen Fischen und Muster einer konvektiven Flüssigkeit sind nur einige davon, so K?cken.

Ein ähnliches Phänomen, bekannt als von Karman-Wirbel, tritt auf, wenn sich Luft- oder Flüssigkeitsströme in entgegengesetzte Richtungen bewegen. Dieser Prozess kann fantastisch gewellte Wolken erzeugen. Insekten leihen sich Energie aus von-Karman-Wirbeln, die von ihren eigenen Flügeln erzeugt werden, um ihre Geschwindigkeit und Manövrierfähigkeit zu verbessern.

Die verschiedenen Muster werden nicht alle durch denselben Mechanismus erzeugt, so K?cken, aber sie können durch ähnliche Gleichungen beschrieben werden. Diese Ähnlichkeit macht es sehr schwierig, den physikalischen Mechanismus dahinter zu finden, insbesondere bei hochkomplexen biologischen Mustern.

„Unsere Forschung deutet stark darauf hin, dass mechanische Instabilitäten zumindest bei einigen dieser Umstände eine Rolle spielen“, so K?cken. „Außerdem gibt es derzeit eine Diskussion darüber, ob Fingerabdrücke vor Gericht noch gültig sein sollten. Obwohl unser Modell in seiner jetzigen Form keine direkten Auswirkungen auf die Identifizierung von Fingerabdrücken hat, könnte es dazu beitragen, das Thema in Zukunft auf eine solidere Grundlage zu stellen.“