指纹：不光能缉凶，还能断病？我国科学家发现指纹生长的秘密，未来或能“看手相识病”
提到指纹，你会想到什么？是电影里指纹缉凶的情节，还是小时候妈妈掰着你的手指头，一边唱“一斗穷、二斗富，三斗四斗卖豆腐”，一边数有几个“斗”和“簸箕”？在老人们眼中，指纹上的“斗”和“簸箕”隐藏着智慧和富贵密码。但一直以来,人们对指纹形成的生物学机制知之甚少。最近，科学家发现，指纹虽无关人生命运，但或许隐藏着健康密码，为特定疾病的早期识别与筛查提供了新思路。
指纹的形成居然与皮肤无关
指纹是怎么形成的？为什么每个人的指纹不一样？近日，复旦大学、中科院上海营养与健康研究所科学家牵头的一项国际研究，发现了指纹形成的秘密，首次揭示人类指纹和肢体发育有高度的基因关联。而且，指纹花纹的变化，或可成为某些疾病的“预警”。1月7日，相关研究成果发表于国际权威学术期刊《细胞》。
指纹属于皮肤的一部分，按理说指纹形成和皮肤发育直接相关。然而科学家发现，指纹的形成居然与皮肤无关。
研究人员面向23000多例个体进行了迄今最大规模的指纹花纹全基因组关联分析，从中识别出43个与人类指纹花纹相关的遗传基因座。令人惊讶的是，尽管指纹在皮肤上，但这些基因大量出现在肢体发育功能相关通路，而非皮肤发育相关通路。也就是说，指纹相关基因通过调控肢体发育来影响指纹花纹的形成。
该研究亦发现，指纹花纹与手指长度比例密切相关，如小指相对越长，掌长相对越短，双手斗形花纹越多；而食指远端指节(指纹形成处)相对越长，斗形花纹则越少。
“我们不知道基因是如何形成指纹图案的，但它可以由胚胎组织掌垫上的生长力量来决定。”复旦大学人类表型组研究院、生命科学学院博士后李金喜说，“随着胎儿手部的生长，手掌和手指会伸展拉长。这些力可以把一个螺旋纹路变成一个环。”
中科院上海营养与健康研究所研究员汪思佳说，“指纹的形状——无论是斗（圆圈形纹路）还是簸箕（非圆条纹），均受负责肢体发育的基因影响。”指纹图案通常分为3种：弓形、环形和螺旋形。胎儿形成3个月后,这些“沟”和“脊”开始在手指和脚趾上形成，且终生不变。
有研究认为，指纹重复率约为1/150亿，也就是说，150亿人里面才可能有两个人指纹一样，但目前全球人口不过78亿人，所以从概率上看，每个人的指纹正如身份证一样，是独一无二的。
江苏警官学院南京中华指纹博物馆负责人陶建伟介绍，指纹的基本纹路由基因决定，人与人之间的基因99.9%相同，但剩余0.1%的差异，决定了个体的独特性。大数据发现，亚洲人和黄种人中，97%的人长有斗型纹和箕形纹，只有2%~3%的人长有弓形纹。
与头发和眼睛的颜色不同，指纹不是由基因预先设定的，这也许可以解释，为什么即使同卵双胞胎也没有相同的指纹。指纹形成涉及许多偶然因素，这显然是基因表达与环境因素相互作用的结果。
例如，风疹引起的病毒感染，会在指纹上留下更多桶印。子宫内营养不足、不同怀孕季节，也会影响指纹的生长模式，并改变手指上突起的比例。
“看手相识疾病”未来或成为可能
科学家首次破解指纹的基因密码，在先天疾病早筛、人体病变预防、职业体质选拔等领域具有重大价值。
“目前，科学界已发现不同的皮纹表型与许多先天遗传性疾病有关联，比如唐氏综合征患者可能会有断掌、足拇趾弓状球纹等特征。再比如，20世纪60年代曾有研究发现，白血病患者斗形指纹花纹比较多。”汪思佳介绍,以唐氏综合征为例，如果在婴儿出生后采集指纹特征，可以有98%的准确率判断其是否患有唐氏综合征。而在零岁时发现和两岁时发现，干预效果将非常不同。
“我们此前已获得‘唐氏综合征肤纹辅助筛查’的发明专利，这也是首个基于肤纹表型的唐氏综合征辅助筛查体系。”汪思佳表示，团队正和复旦大学附属儿科医院等医疗机构合作，希望将研究成果尽早运用在新生儿先天性疾病的筛查中，实现早诊断、早治疗。
其实，人类对外形表征与疾病关系的研究由来已久。其中比较有名的是1973年在《新英格兰医学杂志》发表的“耳垂褶皱和冠心病有一定的关系”的文章。在2020年8月的《欧洲心脏病杂志》上，也有学者发文称，额秃（发际线后移）、头顶秃、耳前折痕、眼袋深、鱼尾纹深、额头皱纹深、眼眶周围有皱纹、鼻唇沟（法令纹）深、口唇苍白等头面部特征，被算法认为可能与冠心病存在较显著关联。
“通过后续系列实验，人类表型组研究也可以不断发现和验证‘望闻问切’等传统中医理论的科学性。”汪思佳介绍,本次研究为指纹花纹与疾病健康之间的关联提供了重要理论基础，使未来“看手相识病”成为可能。
绘制出世界首张“人类表型组导航图”
从2018年起，我国就发起了名为“人类表型组”的国际大科学计划，科研人员采集了全球多个种族群体的指纹，初步绘制出世界首张“人类表型组导航图”，深入分析后，发现了150余万个强关联，其中跨领域的强关联占比约39%，大部分是生理学界的首次发现。
人类表型组计划，就是要基于“测一切之可测”的理念，对人类的各种表型进行全尺度、全周期精密系统测量，进一步破解各种表型和人类健康与疾病的关系。“这张‘导航图’带来了海量问号，正等待科学家去研究和破解，这也是我们下一步的重要工作之一。”人类表型组大科学计划首席科学家金力说。
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