Как се образуват пръстовите отпечатъци бе загадка - досега
Теория, предложена от математика Алън Тюринг през 50-те години на миналия век, помага да се обясни този процес
Ваня Милева Последна промяна на
14 февруари 2023 в 00:01
6133 0
Три от най-често срещаните форми на пръстовите отпечатъци - дъга, примка и спирала (очертани в лилаво) - могат да бъдат обяснени отчасти с теория, предложена от британския математик Алън Тюринг. Кредит: J. Glover et al/Cell 2023
Най-после е изяснено как се образуват тези дъги, примки и спирали на върховете на човешките пръсти.
Докато човешкият ембрион е в утробата, определящите пръстовите отпечатъци извивки се разширяват навън на вълни, започващи от три различни точки на всеки пръст.
Кожата се образува на ивици благодарение на взаимодействията между три молекули, които следват т.нар. модел на Тюринг, съобщават изследователи наскоро в списание Cell.
Начинът, по който тези гънки се разпространяват от началните си места (и се сливат) определя цялостната форма на пръстовия отпечатък.
Пръстовите отпечатъци са уникални и остават за цял живот. Те се използват за идентифициране на лица от 1800 г. насам. Представени са няколко теории, които обясняват как се формират пръстовите отпечатъци, включително спонтанно нагъване на кожата, молекулярна сигнализация и идеята, че рисунъкът на отпечатъците може да следва разположението на кръвоносните съдове.
Пръстовите отпечатъци се образуват между 13 и 19 седмици от развитието на ембриона. Характерните шарки на пръстовите отпечатъци, започват да се формират като низходящи грапавини в кожата, подобни на улеи. През следващите няколко седмици бързо размножаващите се клетки в улеите започват да растат нагоре, което води до удебеляване на кожните ивици.
Тъй като зараждащите се шарки на пръстови отпечатъци и развиващите се космени фоликули имат сходни низходящи структури, изследователите в новото проучване сравняват клетките от двете места.
Екипът установява, че и двете места имат общи някои видове сигнални молекули - месинджъри (пратеници), които предават информация между клетките - включително три, известни като WNT, EDAR и BMP. По-нататъшните експерименти разкриват, че WNT заставя на клетките да се размножават, образувайки хребети в кожата, и да произвеждат EDAR, който от своя страна допълнително засилва активността на WNT. BMP възпрепятства тези процеси.
За да проучи как тези сигнални молекули могат да си взаимодействат, за да образуват шарки, екипът регулира нивата на молекулите при мишки. Мишките нямат пръстови отпечатъци, но кожата на пръстите им има ивици, сравними с човешките отпечатъци.
Изследователите променят количеството на WNT, EDAR или BMP и наблюдават как се променя шарката.
Увеличаването на EDAR води до по-дебели, раздалечени един от друг хребети, а намаляването му - до появата на петна, а не на ивици. Обратното се случва с BMP, тъй като той възпрепятства производството на EDAR.
Кредит: J. Glover et al. doi: 10.1016/j.cell.2023.01.015.
Това превключване между ивици и петна е характерна промяна, наблюдавана в реакционно-дифузионните системи на Тюринг, обяснява Денис Хедън (Denis Headon), специалист по биология на развитието от Единбургския университет.
Пръстите на мишките обаче са твърде малки, за да се получат сложните форми, които се наблюдават в човешките пръстови отпечатъци. Така че изследователите използват компютърни модели, за да симулират модел на Тюринг, разпространяващ се от трите известни досега места за иницииране на гребена на върха на пръста: центъра на възглавничката на пръста, под нокътя и в сгъвката на ставата, която е най-близо до върха на пръста.
Чрез промяна на относителното време, местоположението и ъгъла на тези начални точки екипът може да създаде всеки от трите най-разпространени модела на пръстови отпечатъци - дъги, примки и спирали - и дори още по-редки. Дъгите, например, могат да се образуват, когато хребетите на възглавничките на пръстите започват бавно, позволявайки на хребетите, произхождащи от гънката и под нокътя, да заемат повече място.
Контролираната конкуренция между молекулите определя и разпределението на космените фоликули. Новото изследване показва, че формирането на пръстовите отпечатъци следва някои основни принципи, които вече са разработени за други видове модели в кожата.
Хората с генни мутации, които засягат WNT и EDAR, имат кожни аномалии.
Като цяло, екипът има за цел да помогне при неправилното развитие на кожните структури като потните жлези в утробата, а може би дори и след раждането, отбелязва Хедън.
"Това, което искаме да направим, в по-широк смисъл, е да разберем как съзрява кожата."
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари