Blijvende indruk: How Fingerprints are Created
Crimineel gedrag wordt vaak toegeschreven aan gebeurtenissen in de kindertijd. Maar het vermogen om een dief te betrappen is geworteld in de ontwikkeling die in de baarmoeder plaatsvindt.
Tegen de 17e week van de zwangerschap zijn de vingerafdrukken van een foetus in steen gebeiteld, zo blijkt uit waarnemingen. De uniciteit van vingerafdrukken wordt al zo’n twee millennia erkend en al twee eeuwen wetenschappelijk bestudeerd. Maar onderzoekers zijn er niet in geslaagd te verklaren hoe ze zich vormen.
Een nieuw theoretisch computermodel beschrijft hoe de patronen waarschijnlijk ontstaan, beginnend in de 10e week van de zwangerschap, wanneer een foetus ongeveer 3 inches (80 mm) lang is.
Erge tekenen van stress
Vingerafdrukken hebben drie verschillende kenmerken: bogen, lussen en krullen.
Michael K?cken en Alan Newell van de Universiteit van Arizona ontdekten dat bij het ontstaan van de patronen spanningen optreden in een ingeklemd vel huid dat de basale laag wordt genoemd. Bij een foetus groeit de basale laag sneller dan de omliggende lagen — de opperhuid aan de buitenkant en de binnenste lederhuid. De basale laag buigt en vouwt in verschillende richtingen, waardoor complexe vormen worden geforceerd.
De spanningen worden gecreëerd op de huidgrenzen, waaronder vingernagels en knokkelplooien, evenals rond krimpende vingertopkussentjes, melden K?cken en Newell in een oktobernummer van het tijdschrift Europhysics Letters.
“Deze vouwen coderen het toekomstige vingerafdrukpatroon dat zichtbaar wordt op het huidoppervlak in de daaropvolgende weken,” vertelde K?cken aan LiveScience. “Omdat het vingerafdrukpatroon onder het huidoppervlak wordt gecodeerd, kan het patroon niet worden vernietigd door oppervlakkige huidverwondingen.”
Exact, hoe het patroon wordt bewaard tijdens de groei van de foetus is nog onduidelijk, zei hij.
Het model bevestigt een 80 jaar oude verklaring die nooit ingang had gevonden.
Strare huid
Vingerafdrukken zijn vreemd voor wetenschappers. In feite zijn de handpalmen op verschillende manieren mysterieus anders dan de rest van het lichaam.
“Niet alleen zijn er vingerafdrukken op de palm en niet op andere plaatsen van de huid, maar de huid is ook het dikst op de palm, er zijn meer zweetklieren en er zijn geen haarfollikels,” wijst K?cken erop. Hij zegt dat hetzelfde knikproces verantwoordelijk zou kunnen zijn voor de vorming van hersengroeven, bepaalde structuren in het oog en zelfs – hoewel dit zeer speculatief is – haarfollikels.
Veel ontwerpen in de natuur zijn wiskundig vergelijkbaar met vingerafdrukken.
Rimpelingen van zandduinen, strepen op tropische vissen, en patronen van een convecterende vloeistof zijn er maar een paar, zei K?cken.
Een soortgelijk fenomeen, bekend als een von Karman vortex, treedt op wanneer stromen lucht of vloeistof in tegengestelde richting bewegen. Het proces kan fantastisch gekrulde wolken creëren. Insecten ontlenen energie aan von Karman wervelingen die door hun eigen vleugels worden gecreëerd om hun snelheid en wendbaarheid te verbeteren.
De verschillende patronen worden niet allemaal door hetzelfde mechanisme gecreëerd, zei K?cken, maar ze kunnen worden beschreven door vergelijkbare vergelijkingen. Die gelijkenis maakt het erg moeilijk om het fysische mechanisme achter elk te lokaliseren, vooral bij zeer complexe biologische patronen.
“Ons onderzoek suggereert sterk dat mechanische instabiliteiten betrokken zijn bij ten minste enkele van deze omstandigheden,” zei K?cken. “Verder is er momenteel een discussie gaande over de vraag of bewijs van vingerafdrukken nog wel geldig moet zijn in de rechtszaal. Hoewel ons model, zoals het nu is, geen directe implicaties heeft voor de identificatie van vingerafdrukken, zou het kunnen helpen om in de toekomst een meer solide basis van het onderwerp te bieden.”