Gizem Çözüldü: Tek Yumurta İkizlerinin Neden Parmak İzleri Aynı Olmaz?
Tek yumurta ikizleri aynı DNA’ya sahiptir. Aynı genlere sahiptirler ve doğduklarında tüm organ ve dokularının da eşleşmesi gerekir. Ancak bu ikizler doğduklarında parmak izleri farklıdır. Bu gizem, Şangay’daki Fudan Üniversitesi’nden araştırmacıların liderliğindeki uluslararası bir bilim ekibi tarafından çözüldü.
Beklenmedik bir şekilde, parmak izlerini oluşturan çıkıntılar gelişmemiş kıllardır
Tek yumurta ikizlerinin parmak izleri neden farklıdır? Neden ikisi aynı olamaz? Halbuki DNA’ları aynıdır. Parmak izi doğrulamasını, örneğin bir akıllı telefonda oturum açarken bir kişiyi tanımlamak için bu kadar kullanışlı bir araç yapan şey budur.
Önceki araştırmalar, parmak uçlarımızdaki karmaşık çıkıntı ve oluk deseninin nasıl oluştuğunu büyük ölçüde genlerin belirlediğini göstermiştir. Ancak bu durum şu sorunun yanıtlanmasını zorlaştırdı: Tek yumurta ikizlerinin parmak izleri neden farklıdır? Halbuki DNA’ları aynıdır.
Şangay’daki Fudan Üniversitesi’nden bilim insanlarının yaptığı yeni bir çalışma, genlerin her şeye karar vermediğini gösterdi. Parmak izi oluşum sürecini üç sinyal molekülü ailesinin kontrol ettiği ve bunların çalışmasının, farklı insanlarda asla eşleşmeyen bir dizi rastgele olay ve sapmaya bağlı olduğu ortaya çıktı.
Çalışmada yer almayan Stanford Üniversitesi’nden biyolog Roel Nuss, “Bu, küçük dalgalanmaların nasıl sonsuz çeşitlilik yarattığına dair harika bir örnek” diyor.
Benzersiz desen
Parmak desenleri çok gereklidir. Nesneleri kavramamızı geliştirir ve dokunduğumuz yüzeyin dokusunu hissetmemize yardımcı olurlar. Sadece insanlar değil, örneğin koalalar ve şempanzeler de benzersiz parmak izlerine sahiptir.
Parmak izleri fetal gelişimin nispeten erken dönemlerinde oluşur. Hamileliğin 13. haftası gibi erken bir dönemde, parmak uçlarında birincil çıkıntılar oluşur. Bunlar üç temel modele dönüşür: simetrik dairesel oluşumlar – “whorls”, daha uzun kavisli olanlar – “loops” ve üçgen olanlar – “arches”.
Bilim insanları, insan parmak uçlarında hangi desenlerin ortaya çıktığını etkileyen birkaç gen tespit etmişlerdir, ancak bu çıkıntıların oluşumunu kontrol eden biyokimyasal mekanizmalar belirsiz kalmıştır.
Sinyalizasyon yolları
Bu gizemi çözmek için Edinburgh Üniversitesi’nde genetikçi olan Denis Hedon ve meslektaşları, insan embriyonik parmak ucu hücrelerinin RNA’sını sıraladı ve bu hücrelerin gelişimi sırasında ifade edilen genleri belirledi. (Embriyonik doku, Birleşik Krallık’ta gebelikleri sonlandırılmış kadınlardan elde edilmiştir).
Genler, parmak uçlarındaki deri büyümesinin kontrolünde önemli rol oynayan üç farklı sinyal yolağı gösterdi: WNT, BMP ve EDAR. (Bir sinyal yolu, talimatları reseptörlerden hücrenin içine ileten bir protein ailesidir).
Üç sinyal yolundan ikisi olan WNT ve BMP’de yer alan genler, parmak ucu hücrelerinin alternatif bantlarında çalışır. Bu genler ve sinyal yolları çıkıntıları ve olukları oluşturur. Üçüncü bir yol olan EDAR, WNT ile birlikte ifade edilir ve çıkıntı şeklinden sorumludur.
Farelerin de parmak izleri vardır ve onlar da çıkıntı ve oluklardan oluşur. Araştırmacılar farelerdeki sinyal yollarını yapay olarak bastırdıklarında, WNT ve BMP yollarının farklı şekillerde çalıştığını buldular.
WNT, çıkıntılar oluşturarak hücre büyümesini uyarırken, BMP oluklar oluşturarak hücre büyümesini baskılar. EDAR sinyalleri, çıkıntıların boyutundan ve aralarındaki mesafeden sorumludur.
Örneğin, araştırmacılar WNT yolunu kapattıklarında, farelerin parmaklarında çıkıntılar görünmeyi bıraktı. BMP yolu kaldırıldığında, çıkıntılar daha uzun ve daha geniş hale geldi.
EDAR’ın baskılandığı farelerde tamamen beklenmedik bir model ortaya çıktı: parmaklarda uzun çıkıntılar değil, bezelye gibi bir şey, yani çizgiler değil, noktalar büyüdü.
Üç sinyal yolunun hepsi birlikte çalıştığında bir parmak izi oluştururlar.
Neden tüm parmak izleri farklıdır?
Parmak izinin şekli, parmağın anatomisine ve her bir çıkıntının oluşumunun tam zamanlamasına bağlıdır. Araştırmacılar, insan embriyonik dokusunda birincil çıkıntıların üç yerde oluşmaya başladığını bulmuşlardır: parmak ucunun merkezinde, tırnağın altındaki parmak ucunda ve parmağın büküldüğü eklemin kıvrımında.
Bu üç yerden sırtlar parmak ucuna “dalgalar” gibi yayılır….. her yeni çıkıntı bir sonrakinin konumunu belirler” diyor Hedon. Parmağın anatomisi çıkıntıların büyümesine rehberlik eder.
Pedler büyük ve simetrikse ve üzerlerinde erken dönemde çıkıntılar oluşmuşsa bukleler oluşturma olasılıkları daha yüksektir. Pedler uzun ve hafif asimetrikse, ilmekler oluşturacaklardır. çıkıntılar fetüsün ilerleyen dönemlerinde oluşmaya başlarsa, sadece pedin merkezinde meydana gelirler ve her zaman kemer şeklindedirler.
Yani, parmak izinin ne olacağı, iki farklı embriyonun gelişiminde asla çakışmayan bir dizi rastgele olaya bağlıdır. Sinyal yollarının çalışmasından sorumlu olan olaylar tek yumurta ikizlerinde çakışmaz: birinin diğerinden biraz daha geç parmak izi oluşturmaya başlaması veya pedlerin biraz farklı şekillerde olması yeterlidir ve parmak izleri çakışmaz.
Parmak izleri ve kıl
Araştırmacılar, aynı kimyasal sinyal yollarının – WNT, BMP ve EDAR – vücudun diğer bölgelerindeki hücrelerin kıl foliküllerine dönüşmesine neden olduğunu bulmuşlardır.
Ancak parmak uçlarımız tüysüz kalır; çünkü avuç içlerimizdeki folikül oluşumu erken durur. Uzmanlaşma başlamadan önce tüm farklı deri yapılarının aynı senaryoda gelişmeye başlaması mümkündür.
Roel Nuss, “Kıllar, bezler, parmak izleri de dahil olmak üzere en büyük organımız olan deri tarafından oluşturulan tüm yapıların temelde aynı mekanizma tarafından üretilmesi mümkündür” diyor.
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: Gizem Çözüldü: Tek Yumurta İkizlerinin Neden Parmak İzleri Aynı Olmaz?
/Gizem Çözüldü: Tek Yumurta İkizlerinin Neden Parmak İzleri Aynı Olmaz?/