Huellas dactilares: ¿cómo se forman y qué tiene que ver la matemática de Turing en este proceso?
Un estudio llevado adelante por investigadores de la Universidad de Edimburgo y publicado en la prestigiosa revista Cell revela que el proceso de formación de huellas dactilares es similar a la generación de rayas de una cebra. La clave está en la interacción de dos proteínas que se expresan en etapas fetales: una que estimula la producción de las crestas características y otra que la inhibe. Estas acciones diferentes hacen que se produzcan “ondas” que, cuando colisionan, producen el patrón único de la huella dactilar. Sin embargo, no todo queda definido mediante la biología molecular. La anatomía de la mano tiene mucho que ver el modo en que se acomodan estos patrones. Todo este conjunto de factores da lugar a la identidad única de cada huella.
En todo está Turing
Actualmente, las huellas dactilares se utilizan para identificación, pero se cree que existen para brindar mayor agarre y sensibilidad a las yemas de los dedos. Los científicos demostraron que las huellas dactilares comienzan como apéndices epiteliales: un pequeño cúmulo de células. De manera similar comienza la formación de lo que, luego del nacimiento, serán los dientes. En el caso del patrón dactilar existe un sistema conocido como “difusión de reacción de Turing”. Este concepto fue introducido por el matemático Alan Turing en 1952. El mismo matemático que ayudó a llegar al final de la Segunda Guerra Mundial, desarrolló una teoría que ayudó a comprender la formación de franjas, manchas y escamas en diferentes animales. Si bien estas ideas fueron abandonadas por muchos años, en los últimos tiempos fueron retomadas para investigaciones relacionadas a la biología matemática y para entender como es que se forman diferentes patrones en la naturaleza.
Para entender la teoría de Turing hay que imaginar dos componentes que pueden dispersarse en el espacio; y la clave es que lo hagan a dos velocidades diferentes. Uno de los componentes puede auto-activarse, es decir, hacer copias de sí mismo. Este es el componente que se difunde más rápido ya que también hay que considerar a otro integrante: el inhibidor, cuya misión es evitar que el activador se propague. Esta competencia entre activador e inhibidor es lo que generan cosas tales como las rayas de las cebras o las manchas de los leopardos.
Patrones definidos antes de nacer
En el caso de las huellas dactilares, el resultado es un sistema autoorganizado que crea patrones periódicos de reacción y difusión que se propagan fácilmente como una onda que se aleja de los sitios iniciales. Imaginemos una piedra que cae en el agua, las ondas que se observan van a modificarse de acuerdo a las irregularidades del terreno. Eso es lo que ocurre con las irregularidades epiteliales y la anatomía de la mano.
Las ondas comienzan en tres zonas diferentes: la punta del dedo, el centro de la yema y el pliegue en la base, justo donde se dobla el dedo. Gracias a las teorías de Turing se pueden realizar simulaciones matemáticas que ayudan a entender la diversidad de los patrones de las huellas dactilares. Los científicos que publicaron el artículo lograron relacionar la expresión diferencial de ciertos genes en la etapa fetal con las ondas generadas anatómicamente y concluyeron que las huellas dactilares quedarían definidas antes de nacer.
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