Por qu¨¦ tus huellas dactilares son ¨²nicas y c¨®mo las teor¨ªas de Turing han ayudado a descifrar el enigma

La ciencia ha saldado una deuda que ten¨ªa pendiente con las huellas dactilares. Sus exclusivos arcos, bucles y remolinos ya llamaron la atenci¨®n en la antigua China y comenzaron a usarse all¨ª como m¨¦todo de identificaci¨®n y como prueba en juicios por robo en el siglo III antes de Cristo. Sin embargo, no fue hasta hace unos 200 a?os que los cient¨ªficos europeos se dieron cuenta de que esos patrones en la piel (a los que llamaron dermatoglifos) son ¨²nicos para cada persona. A principios del siglo XX, las huellas dactilares impulsaron la ciencia forense y siguen siendo un icono de la resoluci¨®n de cr¨ªmenes y misterios. Pero hasta ahora segu¨ªan encerrando un secreto en s¨ª mismas: ?por qu¨¦ son ¨²nicas?

Un grupo de investigadores acaba de publicar un estudio que pr¨¢cticamente deja el sello de ¡°caso resuelto¡± a este enigma cient¨ªfico. Y lo han hecho siguiendo la sorprendente pista matem¨¢tica que dej¨® escrita Alan Turing en su ¨²ltimo trabajo publicado en vida, en 1952, poco antes de ser procesado por su homosexualidad. Finalmente, fue condenado y sometido a castraci¨®n qu¨ªmica. Aquel esc¨¢ndalo termin¨® con la brillante carrera cient¨ªfica del hombre que ayud¨® a descifrar el c¨®digo Enigma de los mensajes en clave nazis, el padre de los actuales ordenadores y el pionero de la inteligencia artificial. Acab¨® suicid¨¢ndose en 1954.

Ese testamento cient¨ªfico de Alan Turing ha sido la inspiraci¨®n para los cient¨ªficos que en los ¨²ltimos 25 a?os han revolucionado nuestro conocimiento sobre el origen de las franjas de las cebras, las manchas de los guepardos o los laber¨ªnticos dibujos de los peces globo gigantes, y ahora, tambi¨¦n, de las huellas dactilares. Todos estos patrones animales singulares se explican gracias a un modelo matem¨¢tico conocido como sistema de reacci¨®n-difusi¨®n de Turing, que tambi¨¦n encierra la clave para entender por qu¨¦ son ¨²nicos para cada individuo de su especie. Lo explica Denis Headon, coautor del estudio recientemente publicado en la revista Cell: ¡°Es un sistema que amplifica el azar. Es muy sensible a cualquier peque?¨ªsima variaci¨®n; por ejemplo, unas pocas c¨¦lulas dividi¨¦ndose m¨¢s r¨¢pido que otras durante el desarrollo embrionario. Y convierte esa variaci¨®n aleatoria en un resultado apreciablemente diferente¡±.

En el laboratorio que dirige en el Instituto Roslin de Edimburgo, el mismo centro cient¨ªfico en el que fue creada la oveja Dolly, el equipo de Headon investiga el desarrollo de la piel humana, para entender c¨®mo madura durante la gestaci¨®n para producir derivados de la piel como los dientes, los fol¨ªculos capilares o las gl¨¢ndulas sudor¨ªparas. En esa l¨ªnea se enmarca su reciente estudio sobre las huellas dactilares, que profundiza en detalles inexplorados hasta ahora sobre la formaci¨®n de estos patrones en la piel.

La investigaci¨®n del origen de los dermatoglifos se intensific¨® hace dos d¨¦cadas. Desde entonces sabemos que hacia el tercer mes de gestaci¨®n las crestas de las huellas dactilares surgen en tres zonas diferentes de cada dedo (en la punta, en el centro de la yema y en el pliegue inferior) y se empiezan a extender como ondas. La evoluci¨®n y el encuentro de esos tres frentes de ondas da lugar a un patr¨®n que es ¨²nico para cada dedo humano, aunque en la gran mayor¨ªa de los casos el dibujo est¨¢ dominado por un arco, por un bucle o por un remolino. ¡°El proceso comienza a ser visible hacia el final de la semana 12 en la punta del dedo y el patr¨®n queda definido ya durante la semana 14 de gestaci¨®n, aunque a partir de ah¨ª sigan complet¨¢ndose detalles finos como la aparici¨®n de las gl¨¢ndulas sudor¨ªparas, que al registrar una huella dactilar se ven como puntos¡±, aclara James Glover, autor principal del estudio.

Pero el equipo de Headon y Glover quiso ir m¨¢s all¨¢ de precisar las semanas en las que se forman las huellas dactilares y de profundizar en otros peque?os detalles con las nuevas t¨¦cnicas de an¨¢lisis bioinform¨¢tico disponibles ahora. ¡°Una gran novedad de esta investigaci¨®n es que ha conseguido demostrar que el proceso de formaci¨®n de estos patrones sigue un mecanismo autoorganizativo tipo Turing, con la difusi¨®n c¨¦lula a c¨¦lula de se?ales moleculares de prote¨ªnas WNT y de prote¨ªnas BMP, una pareja bioqu¨ªmica que aparece en muchos procesos de crecimiento control¨¢ndose mutuamente¡±, explica Marian Ros, investigadora en biolog¨ªa del desarrollo en el Instituto de Biotecnolog¨ªa y Biomedicina de Cantabria.

Una vez demostrada la presencia de un sistema de reacci¨®n-difusi¨®n de Turing, en el que el activador WNT y el inhibidor BMP controlan el periodo de las ondas que van creando las huellas, los investigadores pudieron usar ese modelo matem¨¢tico para recrear mediante simulaciones los tipos principales de huellas dactilares. Tambi¨¦n comprobaron que los detalles de esos patrones var¨ªan al cambiar ligeramente la localizaci¨®n exacta de los puntos desde los que se inician esas ondas, o el momento en el que comenzaban a irradiar. Pero adem¨¢s de esos factores, los autores recalcan que la propia aleatoriedad de los sistemas de Turing hace que las huellas dactilares siempre vayan a ser diferentes: ¡°Incluso en el caso de hermanos gemelos, con un ADN 100% id¨¦ntico, hay una coincidencia de arcos y bucles en sus dedos mayor que si comparamos sus huellas con las del resto de la poblaci¨®n, pero no son iguales. No hay una determinaci¨®n gen¨¦tica completa, aunque los genes influyan¡±, advierte Headon, tambi¨¦n autor de un estudio previo que identific¨® los genes implicados en este proceso.

Para James Sharpe, director del Laboratorio Europeo de Biolog¨ªa Molecular de Barcelona, ¡°ese efecto mariposa, por el que peque?as fluctuaciones infinitesimales producen patrones diferentes en sistemas tipo Turing, es lo que ha hecho las huellas dactilares tan ¨²tiles para los crimin¨®logos¡±.

Mucho m¨¢s que unas simples arrugas

La relevancia de esta investigaci¨®n no se limita a comprender por qu¨¦ las huellas dactilares son ¨²nicas, sino que entierra la vieja idea de que son simples arruguitas en la piel, que se crean por tensiones y movimientos durante el desarrollo embrionario, seg¨²n explica Marian Ros: ¡°Son un derivado epid¨¦rmico m¨¢s, como el pelo, las u?as o las gl¨¢ndulas mamarias. Y los autores demuestran convincentemente que se forman por crecimiento diferencial y que tienen un programa de desarrollo espec¨ªfico¡±. El equipo de Headon y Glover detalla en su estudio que las crestas de las huellas dactilares son como fol¨ªculos capilares que se quedan a medio hacer, pues el comienzo de su desarrollo es exactamente igual.

Si la funci¨®n del pelo que sale de los fol¨ªculos capilares es bien conocida, todav¨ªa se requieren m¨¢s estudios para confirmar cu¨¢l es la funci¨®n de las huellas dactilares (se cree que dan m¨¢s agarre y sensibilidad a los dedos), al margen de las utilidades que les damos como sistema de identificaci¨®n personal y para el diagn¨®stico de algunas enfermedades. Tambi¨¦n tienen estos patrones en los dedos nuestros parientes m¨¢s cercanos (chimpanc¨¦s, bonobos, gorilas y orangutanes), otros primates e incluso los koalas, una especie much¨ªsimo m¨¢s distante en el ¨¢rbol evolutivo, pero que de todos los animales es el que tiene las huellas dactilares m¨¢s similares a las humanas.

En cuanto a la importancia de que detr¨¢s de la formaci¨®n de nuestras huellas dactilares haya un sistema de tipo Turing, Denis Headon no le da mayor trascendencia que la de haber encontrado una herramienta matem¨¢tica ¨²til para interpretar los resultados de sus investigaciones. Sin embargo, James Sharpe, quien us¨® patrones de Turing para explicar la formaci¨®n de los dedos, demuestra mucho m¨¢s entusiasmo con este descubrimiento, porque reivindica la genialidad de Alan Turing ¡°al concebir en 1952, antes del descubrimiento del ADN y de la revoluci¨®n de la biolog¨ªa molecular, un sistema por el cual la interacci¨®n entre dos simples componentes puede generar patrones biol¨®gicos tan complejos y que rompen la simetr¨ªa¡±.

Tras descifrar c¨®digos criptogr¨¢ficos durante la Segunda Guerra Mundial y haber ayudado as¨ª a frenar el avance nazi, Turing habr¨ªa logrado descifrar el c¨®digo de c¨®mo los seres vivos fabrican sus propias partes. Siete d¨¦cadas despu¨¦s, tanto Denis Headon como James Sharpe han aplicado con ¨¦xito ese c¨®digo y ambos coinciden en una valoraci¨®n final. Piensan que la importancia de seguir encontrando y estudiando patrones de Turing en la naturaleza es que nos ayuda a responder una pregunta fundamental, uno de los grandes misterios de la biolog¨ªa: ?c¨®mo pueden autoorganizarse unas simples c¨¦lulas para colaborar entre s¨ª y crear cosas complejas como tejidos y ¨®rganos?

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