Musterbildung im Visier: Forscher haben herausgefunden, welche Gene die drei Hauptmuster der menschlichen Fingerabdrücke kontrollieren – Bögen, Wirbel oder Schleifen. Demnach gibt es 43 Genorte, die an der Ausprägung dieser Rillenmuster an unseren Fingerspitzen beteiligt sind. Anders als gedacht sind viele dieser Gene aber nicht für die Hautstruktur, sondern für die Gliedmaßen-Entwicklung zuständig. Das erklärt, warum die Fingermuster eng mit den Handproportionen verknüpft sind.
Unsere Fingerabdrücke sind in mehrfacher Hinsicht einzigartig. Denn die aus Rillen und Senken geformte Struktur unserer Fingerspitzen findet sich im Tierreich vorwiegend bei Primaten und ist individuell unterschiedlich. Es gibt zwar drei Grundtypen – Bögen, Schleifen und Wirbel, die individuelle Ausprägung dieser Hauptmuster ist jedoch bei jedem Menschen anders. Unter anderem deshalb werden Fingerabdrücke in der Kriminalistik, aber auch der Technik zu Identifizierung eingesetzt.
Genetische Basis der Musterbildung gesucht
Doch wie kommt das einzigartige Muster der Fingerabdrücke zustande? Klar ist, dass die individuellen Formen der Fingerabdrücke schon im Mutterleib entstehen. Etwa ab dem dritten Schwangerschaftsmonat steht fest, ob die Rillen an einem Finger des Fötus Schleifen, Wirbel oder Bögen bilden. „Aber welche Mechanismen hinter ihrer Bildung und Variation stecken, war bisher weitgehend unbekannt“, erklären Jinxi Li von der Fudan Universität und sein Kollegen.
Auf der Suche nach den prägenden Genen für unsere Fingerabdrücke, führte das Forschungsteam genomweite Vergleichsanalysen für insgesamt 23.000 Menschen aus verschiedenen Bevölkerungsgruppen weltweit durch. Dabei suchten sie nach Genorten, für die sich ein Zusammenhang zu jeweils einem der drei Hauptmuster der Fingerstrukturen feststellen ließ.
Zusammenwirken von 43 Genen
Tatsächlich wurde das Team fündig: Im Genom von Han-Chinesen identifizierten sie insgesamt 43 Genorte, die bei Menschen unterschiedlicher Herkunft in engem Zusammenhang mit dem Fingerabdruckmuster stehen. Zwölf dieser Genvarianten ließen sich dabei dem sogenannten Musterblock zuordnen – den einander meist sehr ähnlichen Abdrücken der mittleren drei Finger. „Dies liefert erstmals eine genetische Basis für diese lange bekannten Korrelationen“, so Li und seine Kollegen.
Die große Zahl der beteiligten Gene bestätigt aber auch, dass der menschliche Fingerabdruck auf einem komplexen Zusammenwirken vieler genetischer Faktoren beruht. Jedes einzelne Gen hat dabei nur einen geringen Einfluss, erst in der Kombination entsteht das individuelle Muster. „Es ist daher auf Basis dieser Erkenntnisse nicht möglich, das individuelle Fingerabdruckmuster allein aufgrund des Genotyps eines Menschen vorherzusagen“, betonen die Wissenschaftler.
Zusammenhang zum Wachstum der Gliedmaßen
Den drei Hauptmustern der Abdrücke – Wirbel, Schleifen oder Bögen – lassen sich jedoch durchaus bestimmte Genvarianten zuordnen, wie Li und sein Team berichten. Für eines der Gene, EVI1, konnten sie dies auch experimentell nachweisen: Veränderten sie dieses Gen bei Mäusen, veränderte sich auch die Form ihrer Hautrillen. Beim Menschen ist das EVI1-Gen im frühen Embryonalstadium in den Finger- und Zehenspitzen aktiv und beeinflusst dort Bindegewebspolster, die die spätere Form der Hautrillen prägen.
Überraschend dabei: Bisher nahm man an, dass vor allem Gene für die Hautstruktur die Bildung der Fingerabdrücke steuern. Doch EVI1 und die meisten anderen jetzt identifizierten Gene sind an einem weit grundlegenderen Prozess beteiligt: dem Wachstum der Gliedmaßen. Schon vor der Bildung der Haut wird demnach das Grundmuster unserer Abdrücke an den wachsenden Finger- und Zehenspitzen mit angelegt.
Muster und Proportionen der Finger sind verknüpft
Doch Fingerabdrücke und -wachstum sind nicht nur genetisch eng miteinander verknüpft – es gibt auch messbare Korrelationen zu den Proportionen der Finger, wie die Forscher herausfanden. So haben Menschen mit einem Wirbelmuster an den Fingerspitzen meist auch längere Endglieder von Mittel- und Ringfinger. Beim Kleinen Finger ist dieser Zusammenhang sogar noch deutlicher: „Menschen mit einem Wirbelmuster an beiden Kleinen Fingern haben im Schnitt einen 1,32 Millimeter längeren Kleinen Finger als Menschen ohne Wirbel“, so Li und seine Kollegen.
„Das ist ein weiteres klassisches Beispiel für Pleiotrophie – das Phänomen, nach dem dasselbe Gen mehrere unterschiedliche Merkmale beeinflusst“, erklärt Koautorin Sijia Wang vom Institut für Ernährung und Gesundheit im Schanghai. Die Gene, die das Wachstum und die Proportionen der Hände und Finger steuern, prägen auch das Grundmuster der Fingerabdrücke. Wie genau diese Genen arbeiten und warum dabei an den Fingerspitzen mal Wirbel, mal Schleifen oder Bögen, ist allerdings noch ungeklärt. (Cell, 2022; doi: 10.1016/j.cell.2021.12.008)
Quelle: Cell Press
