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Mathematik: Enträtselte Muster
Ein Computermodell simuliert die Entstehung von Fingerrillen
Während seit über 100 Jahren die charakteristischen Formen auf der Fingerkuppe Polizisten dabei helfen, kriminalistische Verwicklungen zu lösen, ist die Entstehung des einzigartigen Musters selbst fast genauso lange Gegenstand von Spekulationen gewesen. Die Hautleisten auf den Hand- und Fußflächen aller Primaten bilden sich schon im Mutterleib, beim Menschen etwa in der zehnten Schwangerschaftswoche. Bereits in den 1920er Jahren vermutete die norwegische Forscherin Kristine Bonnevie, dass ab diesem Zeitpunkt die unterste Zellschicht der sichtbaren Oberhaut - die so genannte Basalzellschicht - schneller zu wachsen beginnt als das umliegende Gewebe. Durch die entstehende Spannung kräuselt sie sich schließlich wellenförmig, um sich - eingezwängt zwischen Ober- und Lederhaut - weiter auszudehnen. Der handfeste Beweis für Bonnevies Theorie fehlte allerdings bislang.
Näheres haben nun die beiden Mathematiker Michael Kuecken und Alan Newell von der University of Arizona mittels einer Computersimulation herausgefunden. Sie erzeugten ein virtuelles Modell einer elastischen Membran, deren Materialeigenschaften der Haut ähneln, und beobachte-ten an der Simulation, was geschieht, wenn die Membran zunehmend unter Spannung gerät. Tatsächlich bildeten sich fingerrillenartige Muster - an Hindernissen, die dem Wachstum der Haut entgegenwirken. Beim Embryo entstehen die ersten Leisten an Stellen wie der Nagelfurche oder der Beugefalte zwischen den einzelnen Fingergliedern und breiten sich von dort über die gesamte Handfläche aus. Obwohl die Rillenstruktur bei jedem Menschen einzigartig ist, lassen sich drei Grundmuster unterscheiden: Wirbel, Bögen und Schleifen. Nach Ansicht der Forscher spielen für die Formen nur die Hautpolster des Embryos eine Rolle: Bei einer gerundeten embryonalen Fingerkuppe bilden sich Wirbel aus, bei einer flachen Form entstehen Bögen.
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