(c) Christophe Champod et al. "Fingerprints and other ridge skin impressions," CRC Press, 2004.
Las huellas dactilares tienen un origen parcialmente genético, pero
no únicamente genético. Las huellas dactilares de los gemelos, que
comparten el mismo código genético, tienen muchos rasgos en común, pero
un CSI las puede distinguir, aunque hay gemelos encarcelados por un
crimen cometido por su hermano. Los patrones de las huellas son el
resultado de campos de fuerza elástica no lineales en competición en la
capa basal de células entre la dermis y la epidermis. Pequeños cambios
en la forma de cada dedo embrionario y de la futura yema del dedo
conducen a grandes cambios en la forma de los plieges de la piel. Una
vez la huella se ha formado, ya no cambia para el resto de la vida. La
unicidad dactilar, desde el punto de vista CSI, nos lo cuenta el
artículo técnico de Anil K. Jain, Salil Prabhakar, Sharath Pankanti, “On the similarity of identical twin fingerprints,”
Pattern Recognition 35: 2653-2663, 2002 , y desde el punto de vista de
la teoría de formación de patrones en el desarrollo embrionario Michael
Kücken, “Models for fingerprint pattern formation,” Forensic Science International 171: 85-96, 2007 .
¿Cómo se forman las huellas dactilares? Realmente no se sabe. La
biología de la formación de las huellas dactilares durante la
embriogénesis es extremadamente complicada y es difícil identificar los
procesos biológicos más relevantes. Aún así, se han propuesto diferentes
mecanismos de formación. El artículo de Kücken nos revisa los modelos
más importantes propuestos, aunque el autor “tira para casa” y propone
que su propio modelo es el mejor, Michael Kücken, Alan C. Newell, “Fingerprint formation,” Journal of Theoretical Biology, 235: 71-83, 2005 . Es un modelo matemático muy interesante. De hecho, Alan C. Newell,
con un índice-h de 46 según el ISI WOS, es uno de los grandes
especialistas en teoría de solitones y dinámica no lineal del mundo, y
también un reconocido bebedor de cerveza Guinness (como lo demuestra en
los congresos internacionales a los que asiste).
Los dedos empiezan a separarse unos de otros en el feto durante la
sexta semana generando ciertas asimetrías en la forma geométrica de cada
dedo. Las yemas de los dedos empiezan a definirse a partir de las
séptima semana. A partir de la décima semana, empiezan a formarse las
primeras ondulaciones que formarán la huella, patrones que van creciendo
y deformándose hasta “rellenar” el dedo completo. La formación de la
huella se da por finalizada alrededor de la semana número 19. A partir
de ese momento las huellas dactilares ya dejan de cambiar por el resto
de la vida del individuo. La figura de arriba ilustra algunos pasos de
este proceso (del artículo de Kücken).
¿Por qué se inicia el proceso de formación de las huellas? El modelo
de Kücken-Newell se basa las ecuaciones de la elasticidad de von Karman,
dos ecuaciones en derivadas parciales acopladas fuertemente no
lineales. Sin entrar en detalles técnicos, es el resultado de una
deformación (plegamiento) en una capa de células de la piel, la capa
basal entre la epidermis y la dermis, que sufre un crecimiento celular
rápido que genera esfuerzos que la contraen como una goma elástica,
generando el relieve de la huella. La siguiente ilustración muestra el
proceso.
(c) Christophe Champod et al. "Fingerprints and other ridge skin impressions," CRC Press, 2004.
¿Cómo este proceso genera las estructuras de las huellas
digitales? Medante una competición entre diferentes fuerzas, las
que forman los plieges de la piel y las que tratan de restringir el
crecimiento adaptándose a la forma geométrica de la punta del cada dedo
en fase embrionaria. Estos campos de fuerza deforman los patrones que
inicialmente emergen logrando que adopten formas diversas. La siguiente
figura ejemplifica algunos de estos campos de fuerza y nos presenta un
resultado de “huella” generada por simulación numérica de las ecuaciones
de Kücken-Newell.
(c) Christophe Champod et al. "Fingerprints and other ridge skin impressions," CRC Press, 2004.
¿Por qué las huellas dactilares son únicas? Porque son el resultado
de un proceso de formación de patrones no lineal con fuerte dependencia
con las condiciones iniciales. Pequeños cambios en el campo de fuerzas
elástico que genera las huellas son amplificados y conducen a grandes
cambios en el patrón final. La teoría de Kücken-Newell es
matemáticamente bonita y físicamente razonable, pero requiere ser
contrastada con resultados experimentales in vivo. No es fácil
obtenerlos.
(Fuente)
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