Hasta hace poco, la formación de las huellas dactilares era un misterio, pero la respuesta podría estar en una teoría propuesta por Alan Turing en la década de los cincuenta.
Las huellas dactilares son únicas para cada persona. Desde el siglo XX, la ciencia ha recurrido a estos patrones de arcos, bucles y espirales para identificar a individuos. Sin embargo, era un misterio la formación de las mismas. Las teorías que se han manejado han sido las del pliegue espontáneo en la piel y la señalización molecular, además de sugerir que el patrón de crestas sigue la disposición de los vasos sanguíneos.
En el útero, las crestas que definen las huellas dactilares se expanden hacia afuera en ondas a partir de tres puntos diferentes en cada punta de los dedos. La piel levantada surge en un patrón rayado gracias a las interacciones entre tres moléculas que siguen lo que se conoce como patrón de Turing, informaron los investigadores el 9 de febrero en Cell . La forma en que esas crestas se extienden desde sus sitios de inicio, y se fusionan, determina la forma general de la huella dactilar.
Dado que las crestas de las huellas dactilares en ciernes y los folículos pilosos en desarrollo tienen estructuras descendentes similares, los investigadores del nuevo estudio compararon las células de las dos ubicaciones.
El equipo descubrió que ambos sitios comparten moléculas de señalización, mensajeros que transfieren información entre células, incluidos tres conocidos como WNT, EDAR y BMP. Otros experimentos revelaron que WNT le dice a las células que se multipliquen, que formen crestas en la piel y que produzcan EDAR, lo que a su vez aumenta aún más la actividad de WNT. BMP frustra estas acciones.
El equipo ajustó los niveles de las moléculas en ratones. Los ratones no tienen huellas dactilares, pero los dedos de sus pies tienen crestas rayadas en la piel comparables a las huellas humanas. “Giramos un dial, o molécula, hacia arriba y hacia abajo, y vemos cómo cambia el patrón”, dice el biólogo del desarrollo Denis Headon de la Universidad de Edimburgo.
El aumento de EDAR dio como resultado crestas más gruesas y más espaciadas, mientras que disminuirlo generó manchas en lugar de rayas.
"Ese cambio entre rayas y manchas es un cambio característico que se observa en los sistemas gobernados por la reacción-difusión de Turing", dice Headon. Esta teoría matemática, propuesta en la década de 1950 por el matemático británico Alan Turing, describe cómo los químicos interactúan y se propagan para crear patrones que se ven en la naturaleza. Sin embargo, cuando se prueba, solo explica algunos patrones.
Los dedos de los ratones, sin embargo, son demasiado pequeños para dar lugar a las formas elaboradas que se ven en las huellas dactilares humanas. Entonces, los investigadores usaron modelos de computadora para simular un patrón de Turing que se extiende desde los tres sitios de iniciación de crestas previamente conocidos en la yema del dedo: el centro de la yema del dedo, debajo de la uña y en el pliegue de la articulación más cercano a la yema del dedo.
El equipo pudo crear cada uno de los tres patrones de huellas dactilares más comunes (arcos, bucles y verticilos) e incluso otros más raros. Los arcos, por ejemplo, pueden formarse cuando las crestas de las yemas de los dedos comienzan lentamente, lo que permite que las crestas que se originan en el pliegue y debajo de la uña ocupen más espacio.
“Es un estudio muy bien hecho", afirma la bióloga de desarrollo y células madre Sarah Millar, directora del Black Family Stem Cell Institute de la Escuela de Medicina en Monte Sinai, Nueva York.
La competencia controlada entre moléculas también determina la distribución del folículo piloso, dice Millar, quien no participó en el trabajo. El nuevo estudio "muestra que la formación de huellas dactilares sigue algunos temas básicos que ya se han resuelto para otros tipos de patrones que vemos en la piel".
Millar señala que las personas con mutaciones genéticas que afectan a WNT y EDAR tienen anomalías en la piel. “La idea de que esas moléculas podrían estar involucradas en la formación de huellas dactilares flotaba”, dice.
En general, dice Headon, el equipo tiene como objetivo ayudar a la formación de estructuras de la piel, como las glándulas sudoríparas, cuando no se están desarrollando adecuadamente en el útero, y tal vez incluso después del nacimiento.
“Lo que queremos hacer, en términos más amplios, es comprender cómo madura la piel”, concluyó.
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