人类指纹花样的遗传分析
为什么人类的指纹是独一无二的
为什么人类的指纹是独一无二的人类的指纹是独一无二的，这是由于人类指纹的形成过程以及每个个体身体特征的差异所决定的。
本文将探讨人类指纹独特性的原因，并对其形成过程进行解释。
一、指纹形成的原因人类指纹形成的原因与胚胎发育和遗传基因有关。
在胚胎发育的早期阶段，指纹的形成主要是由胚胎中的胚层组织发育而来。
而这些胚层组织在不同的区域上会发育出不同的皮肤纹理，最终形成指纹的图案。
此外，遗传基因的影响也是指纹独特性的原因之一。
指纹的形态图案是由遗传信息控制的，而每个人的遗传基因都是独一无二的。
因此，人类指纹的图案也是每个人独特的。
二、指纹图案的分类根据指纹图案的形态特征，可以将其分为三大类：弓形纹、环形纹和螺旋纹。
弓形纹是指纹纹线向内弯曲形成的图案，弧度可大可小；环形纹是指纹在圆形或半圆形中环绕的图案；螺旋纹则是指纹呈螺旋状延展的图案。
这些不同的图案特征使得每个人的指纹图案都不相同。
三、指纹辨识的重要性人类指纹独一无二的特性使其成为了一种非常有效的身份识别技术。
指纹辨识可以通过对指纹纹线的模式、图案以及交叉点的分析，来确定一个人的身份。
这种方法不受年龄、性别和身体外貌的影响，且准确率高，被广泛应用于刑侦和安全领域。
四、指纹比对的原理指纹比对是通过对两个或多个指纹图案进行对比分析，来确定是否存在相同的指纹特征。
这种比对通常是通过自动化指纹识别系统来完成的。
该系统首先会提取图像中的指纹特征，如纹线的形状和交叉点的位置等，然后与数据库中已有的指纹图案进行比对。
五、指纹识别技术的应用指纹识别技术在现代社会中得到了广泛的应用。
除了在刑侦和安全领域，指纹识别也被应用于手机解锁、电子支付、边境管控等方面。
由于每个人的指纹是独一无二的，因此指纹识别技术可以提供更加安全可靠的身份验证手段。
六、指纹保护与隐私鉴于指纹是人类唯一的生物特征之一，个人的指纹信息需要受到保护。
在使用指纹识别技术时，相关的指纹数据库应该建立起严格的访问控制机制，以防止指纹信息被非法获取和滥用。
揭开人类指纹的奥秘
揭开人类指纹的奥秘在我们的日常生活中，指纹是一个既熟悉又神秘的存在。
当我们解锁手机、办理证件或者进行犯罪侦查时，指纹都发挥着重要的作用。
但你是否真正了解指纹背后的奥秘呢？首先，让我们来了解一下指纹是如何形成的。
在胎儿发育的早期阶段，大约在妊娠的第 10 周左右，指纹就开始逐渐形成了。
这个过程受到遗传因素和胎儿在子宫内的生长环境的共同影响。
指纹的形成与皮肤的发育有关，皮肤中的细胞在生长和分化的过程中，由于受到不同的压力和张力，从而形成了独特的纹理。
那么，为什么每个人的指纹都是独一无二的呢？这是因为指纹的形成是一个极其复杂和随机的过程。
即使是同卵双胞胎，他们的指纹也存在着细微的差别。
在指纹形成的过程中，无数的因素相互作用，包括基因的表达、胎儿的活动、子宫内的环境等等，这使得每个人的指纹都具有独特的特征。
这种独特性使得指纹成为了一种可靠的身份识别标志。
指纹的类型主要分为三种：弓形纹、箕形纹和斗形纹。
弓形纹就像是一个向上弯曲的弓，线条比较简单；箕形纹则像是一个开口朝向一侧的簸箕；斗形纹则呈现出一种环形的结构。
不同类型的指纹在人群中的分布比例也有所不同，而且每个人手指上的指纹类型组合也是独一无二的。
指纹的特征点是识别指纹的关键。
这些特征点包括端点、分叉点、孤立点、环点等等。
通过对这些特征点的分析和比对，可以准确地判断两个指纹是否来自同一个人。
在现代科技的支持下，指纹识别技术已经非常成熟，并且广泛应用于各个领域。
在刑侦领域，指纹常常成为破案的关键线索。
犯罪现场留下的指纹可以帮助警方锁定嫌疑人。
通过与数据库中的指纹进行比对，能够快速地确定嫌疑人的身份。
而且，指纹的稳定性非常高，即使经过时间的推移，指纹也不会发生明显的变化，这为长期的犯罪侦查提供了有力的支持。
除了刑侦，指纹在日常生活中的应用也越来越广泛。
比如我们常见的指纹解锁手机，它不仅方便快捷，而且安全性较高。
此外，指纹考勤系统在企业中也得到了广泛的应用，有效地避免了代打卡等现象的发生。
人类指纹的分析
二、实验原理
一般认为，人的指纹终生不变；每个人都有其特定的指 纹，因此指纹可以作为识别一个人的标志 例如：长期以来作为侦破案件的手段之一。 指纹签到 指纹报名
指纹检查可作为某些遗传病诊断的辅助指标。
大量的研究表明，某些遗传病，特别是一些染色体病、 先天性代谢病和先天畸形等常伴有皮肤纹理和指纹的异
3.统计班级的男生、女生的平均TRC 分别是多少？
4.统计不同类型指纹出现频率。
以上问题用图表回答，见书108，109页
实验七
数量性状的遗传分析
----指纹分析
一、实验目的
1. 学习并掌握人类指纹的类型和测量 分析方法； 2. 通过结果分析了解不同类型指纹的 分布特征。
二、实验原理
指纹（finger ridge) 是指手指端部的皮肤纹理。 它是由真皮乳头向表皮突起， 形成的一条条凸起的乳头线， 其上有汗腺开口，称嵴纹 (ridge)；各嵴纹间凹下的部 分称为沟，这些凸凹的嵴和沟 就构成特定的指纹。
3. 指尖从胶带的一侧裹至另一侧，轻压，再揭下
来。
四、实验步骤
4. 重复此步，直至获得10个手指的指纹。 5. 记录指纹相关类型的数据。
五、作业
右手
拇指 食指 中指 无名指 小指
类型
嵴数
总数 =
指纹印迹
五、 作业
左手
拇指 食指 中指 无名指 小指
类型
嵴数
总数 =
指纹印迹
五、 作业
1. 你的TRC是多少? 2.统计全班同学的平均TRC 是多少?
常
二、实验原理
TRC 与X 、Y 染色体的关系 45 X —— 165 46 XY —— 145 （162.7） 46 XX —— 127 （153.1） 47 XXY ——114
Exp14 人体指纹的遗传分析
一、实验目的
• 掌握指纹分析的基本知识与方法
• 了解指纹分析在遗传学上的应用
二、实验原理
• 皮纹:多基因
• TFRC: 加性效应
• 显/隐/部分/外显不全
• 1213w出现,19w形成
• 暴露在外面的遗传因子
Galton (1822-1911)
个体身份;运动员选材
亲属间TFRC相关性分析
同卵双生 异卵双生 亲子 统计数据 理论相关 1.00 0.95±0.07 0.50 0.49±0.08 0.48±0.03 0.50
不同种族 性别的个体间TFRC差异
、
TFRC 中国人 中国男性 中国女性 汉族男性 汉族女性 欧洲男性 欧洲女性 欧洲人 162.7 153.1 148.8 138.5 145 127
斗形 50%
箕形 47.5%
弓形 2.5%
较少
较多
指纹异常与人类健康
• 十指均尺箕者,大多患老年性痴呆
指纹特征 弓形纹 >7个 正常人群 21三体 18三体 13三体 1% 80% 多见 5P 45, X
斗形纹 >7个
TFRC数 小指1条嵴纹 通贯手(双手)
Hale Waihona Puke 8%低 0.5% 2% 17% 31% 40% 25% 62% 低
2. 结果辨析及统计分析
• 放大镜下检查 分
、
析你的指纹类型 • 嵴纹计数 • TFRC统计分析
实验指纹图形及嵴纹数统计
左手 右手 拇 食 中 环 小 拇 食 中 环 小 指 指 指 指 指 指 指 指 指 指 实验指纹 指纹类型 嵴纹数
总计 总指嵴数
五、作业
1. 将本人指纹的各项调查结果填入表中.
实验十六数量性状的遗传学分析：人类指纹分析
实验原理
► 人类的性状受遗传背景和环境因素双重影响，形成
和成熟于生理生化过程之中，因此不难理解，遗传 或生理因素的异常，可能会造成嵴纹发育的异常， 即指纹参数就会非同寻常。长期以来，这个推论已 经被大量的异常遗传性状或遗传疾病所证实。 ► 例如：在Down氏综合症患者的手指短粗，10个指 头中正箕纹的比例均增加，在食指和小指上出现反 箕（桡箕）的比例明显地较正常人高，许多患者小 指尽一条褶纹。皮纹性状的分析是非常重要的，不 仅指纹可被用作诊断某些先天畸形或遗传性疾病的 辅助工具，掌、趾、足等处的皮纹，同样在遗传分 析或临床诊断中能够派上用场。
数量性状的遗传分析： 人类指纹的分析
实验原理
前言：
Galton,Sir Francis（1822～1911），英国人 类学家、优生学的创始人、气象学家，Charls Darwin的表弟。1890年前后，通过大量的研究，认 为没有两个人的指纹是相同的，从而提出用指纹作 为鉴定人的一种工具，并初步建立了用指纹鉴定人 的方法。他用数学的方法分析人类的一些表型及行 为的遗传变异的实践，也为后来数量遗传学的发展 提供了良好的方法。
结果辨析及统计分析
1.指纹类型 （1）弓形纹； （2）箕形纹； （3）斗形纹； （4）混合形纹。
结果辨析及统计分析
2.总指嵴数统计 皮纹中凡有3组不同走向的嵴纹汇聚的区域称为三叉 点（tritadius）。用铅笔从指纹中心点到距中心点 最远的一个三叉点指尖划一条连线，连线所经过的 纹嵴数目（连线起止点处的嵴线数不计算在内）称 纹嵴数（ridge count）。弓形纹没有圆心和三叉点， 纹嵴数为零。斗形纹有两个甚至更多的三差点，则 取数值较大的一个作为其纹嵴数。双箕斗嵴线计数 时，分别将两圆心与各自的轴作连线。将10个手指 的嵴纹数相加，总和称为总指嵴数（total ridge count,TRC）。
指纹 达尔文 基因
指纹达尔文基因我们来探讨一下人类指纹的形成。
指纹是人类手指或脚趾皮肤表面的纹理，它们形成于胎儿发育的早期阶段。
指纹的形成与胚胎期间的胚胎层次有关，主要是由胚胎表皮层和真皮层的相互作用所致。
在胚胎发育过程中，胚胎表皮层的细胞会在指尖区域形成脊线（ridge），而真皮层的细胞则会在脊线之间形成脊谷（valley）。
这种脊线和脊谷的排列方式就形成了不同的指纹图案。
接下来，我们将指纹与达尔文的进化理论联系起来。
在达尔文的进化理论中，他提出了“自然选择”的概念，即适应环境的个体更有可能生存下来并繁殖后代。
在这一理论中，指纹被认为是一种适应环境的特征。
指纹的图案独特且稳定，每个人的指纹都是独一无二的。
这种独特性使得指纹成为一种身份识别的工具，被广泛应用于刑事侦查和个人身份验证等领域。
因此，可以说指纹的形成与进化过程中的自然选择有一定的关联。
指纹与基因之间也存在一定的关系。
基因是人类遗传信息的单位，它们携带着个体的遗传特征。
指纹图案的形成与基因中的一些特定基因有关。
研究发现，一些基因与指纹的形成和图案类型有关。
例如，一个名为HOXC8的基因被发现与人类指纹的形成有关。
这个基因的突变可能导致指纹图案的改变或缺失。
总结一下，人类指纹的形成是由胚胎表皮层和真皮层的相互作用所致，指纹图案的独特性使其成为一种身份识别的工具，与达尔文的进化理论中的自然选择有一定的关联，同时指纹的形成与一些特定的基因有关。
指纹、达尔文和基因这三个关键词从不同的角度展示了人类指纹的形成、进化以及与基因之间的联系。
这些研究对于理解人类进化、个体识别和基因遗传等方面具有重要意义。
人类指纹花样的遗传分析
人类指纹花样的遗传分析摘要:指纹的遗传是一种数量性状遗传。
通过实验了解数量遗传的统计分析方法。
增加对指纹作为遗传性状的了解。
1.引言（1）在自然界中，存在着一种相互之间不能截然分开的性状，亦即性状之间呈现连续的变异。
这种性状是数量遗传性状。
人类指纹花样的遗传分析就是一种数量性状的遗传研究。
（2）指纹就是表皮上突起的纹线。
由于人的遗传特性，虽然指纹人人皆有，但各不相同。
指纹有很多种分类系统，目前应用最广泛的是Henry（1900）年的分类系统，这套系统将人类的指纹分为弓形纹，箕形纹，斗形纹和混合型纹。
有同心圆或螺旋纹线，看上去像水中漩涡的，叫斗形纹；有的纹线是一边开口的，就像簸箕似的，叫箕形纹；有的纹形像弓一样，叫弓线纹。
混合型纹比较难仔细辨别，是几种指纹类型的混合型。
（3）指纹的嵴数的统计：用笔从一个指纹的中心点到距中心点最远的一个三叉点中心之间划一条直线，这条假想的线所接触到的指纹数目即为这个指纹的纹嵴数。
将十个手指的指嵴数相加得到总嵴数（TCR）。
弓形纹没有指纹中心和三叉点，指嵴数为零；普通斗形纹有一个中心、两个三叉点，因而有两个指嵴数，研究中取其较大的那个；双箕斗形纹的指嵴数的计数存在争议中。
本次试验采取的是：位于左侧的箕形纹，从中心点向位于左侧的三叉点连线，右侧的箕则向右侧的三叉连线，计算各自的线的指嵴数，然后去大者为其指嵴数。
（4）用2B铅笔涂抹白纸，涂出一小块黑色区域。
再将手指第一指节涂黑，然后用透明胶粘住手指，印出指纹，然后再揭下，贴在白纸上。
2.实验材料2.1试验材料每个同学：2B铅笔一支、约20㎝×10㎝的复印纸，约6㎝×9㎝的纸片一张、透明胶带（胶带的宽度应略大于第一个指节的长度）一卷、直尺一把整个实验班电脑一台、普通平板扫描机一台2.2试验方法印取指纹用铅笔在20㎝×10㎝的复印纸上画10个格子，分为上下两排，每排五格，每格大约3㎝×4㎝，用于贴印取的指纹。
为什么人类有指纹的独特图案
为什么人类有指纹的独特图案？
人类指纹的独特图案是由胚胎时期皮肤发育过程中形成的。
以下是一些关键点：
1. 皮肤发育：在人类胚胎发育过程中，表皮、真皮以及基质层都在共同成长。
柔软的皮下组织长得相对比坚硬的表皮快，对表皮产生源源不断的上顶压力。
2. 表皮收缩：由于皮下组织的压力，表皮被迫向内层组织收缩塌陷，逐渐变弯打皱，形成纹路。
这种变弯打皱的过程随着内层组织产生的上层压力的变化而波动起伏，形成凹凸不平的脊纹或皱褶。
3. 指纹图案：指纹图案的形成与皮肤表面的这种变弯打皱过程有关。
由于各种内外因素的影响，如遗传、环境等，使得每个人的指纹图案独一无二。
4. 终身不变：指纹一旦形成，终身不会改变。
这是因为指纹图案是由皮肤的发育过程决定的，而这些发育过程在出生后就已经完成。
综上所述，人类指纹的独特图案是由胚胎时期皮肤发育过程中形成的。
这种独特性使得指纹成为了一种可靠的身份识别方式。
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人类指纹花样的遗传分析
实验时间2016.10.25晚
摘要：人类、灵长类的手足上有两类明显不同的痕迹，一类是褶痕，另一类是皮纹，皮肤可分为凸起的嵴纹及两条嵴纹之间凹陷的沟纹。
手指尖端的皮纹即为指纹。
人类利用和研究指纹的历史非常久远，指纹在刑侦起着重要的作用[1]，同时，指纹与亲缘关系、性别、疾病等都有着较为密切的联系[2][3]。
通过图像处理法收集2015级134名同学的指纹，统计指纹类型、总指嵴数(TRC)等信息，进一步分析指纹类型、总指嵴数(TRC)与性别的关系。
对总指嵴数(TRC)作频次分布直方图，分析总指嵴数(TRC)是否为数量性状。
引言
人类对指纹研究的历史非常漫长。
最早可追溯到17世纪的英国植物生理学家Nehemiah Grew，他于1684年描述了手脚皮肤的嵴纹、沟纹与汗腺孔。
1892年，Galton通过收集了大量指纹并进行分析后，将指纹类型分为弓、箕、斗三类[4]，奠定了指纹分类的基础。
1924年，Bonnevie借鉴Golton和Henry指嵴数的算法提出总指嵴数(TRC)来用客观的数值来表示一个个体的指纹特征[5]。
本实验收集了生物学院2015级134名同学的指纹，对指纹类型比例进行统计，对总指嵴数(TRC)进行简单分析。
1 实验材料
1.1 实验材料和器具
2B铅笔一只；A4复印纸一张；透明胶带；直尺一把；装有图像处理软件的电脑；普通平板扫描仪一台。
1.2 实验步骤
1.2.1 印取指纹
1) 将A4 复印纸对折。
在一半纸上用铅笔分上下两排画出10个格子，每排5格，每格约3cm×4cm，用于贴印取的指纹。
在格子的最左边写上“左手”“右手”，表格上方写上“拇指”“食指”等字样，并标上姓名、班级。
2) 洗净双手，擦干。
揭一条胶带，在揭开的一头贴一小纸片或将胶带内折，制作一小段“不沾区”。
胶面朝上放在桌子边缘。
用铅笔在复印纸另一半涂抹，将一只手的5 个手指逐一在涂黑的区域中擦拭直至第一指节的腹面及两侧均匀涂黑。
按住“不沾区”，将涂黑的指尖一侧按在脚面上，翻转180°滚压至另一侧。
将印好的5 个指纹裁下，贴在上一步骤中画出的相应位置上。
重复这一步骤获得另5 个指纹。
印取的指纹应有嵴线及两侧三叉点。
1.2.2分析指纹类型并统计指嵴数
1) 将印取的指纹用扫描仪扫描，图像存为jpg格式。
2) 调整图片大小至能看清指纹的程度。
对指纹类型进行记录。
3) 对指嵴数进行记录。
确定指纹中心、三叉点，用图像处理软件中的直线工具（红色，线宽适中），从指纹中心点向三叉点画线，直线所接触的纹嵴线数目（不计连线起止点的嵴线数）即为该指纹的纹嵴数。
将十个手指的指嵴数相加得总指嵴数（TRC）[6]。
2 结果与讨论
2.1 我及同学指纹的收集
表格 1 中为本人按照上述方法采集并统计的指纹图型及纹嵴数等信息。
生物学院2015级134名同学指纹类型及总嵴数汇总见文末附件。
表格 1 我的指纹图型及纹嵴数
左手
拇指食指中指环指小指
我的指纹
指纹类型普通斗普通斗普通斗普通斗普通斗纹嵴数27 20 21 20 17
左手纹嵴数小计 105
右手
拇指食指中指环指小指
我的指纹
指纹类型普通斗普通斗普通斗普通斗普通斗纹嵴数29 14 18 18 18
右手纹嵴数小计 97
总指嵴数 202
2.2 指纹数据的统计分析
2.2.1 四种指纹出现的频率
表格 2中显示的四种统计结果与文献中提到的弓、箕、斗出现的比例2.5%、47.5%、50%[7]接近。
女生中出现弓形纹和箕形纹频率比男生高，而男生中出现斗形纹的频率比女生高。
用EXCEL数据分析功能作单因素方差分析，p<0.05，即男女生指纹类型有显著性差异，指纹类型与性别有一定的联系。
总体上看，人群中三种基本指纹类型，斗纹出现的频率较高，箕形纹其次，弓形纹最少。
表格 2 生物学院2015级134名同学四种指纹出现的百分频率
弓形纹箕形纹斗形纹混合型女生
3.97 48.46 46.54 1.03
指纹数780
男生
1.61 38.04 58.39 1.96
指纹数560
男女合计
2.99 44.10 51.49 1.42
指纹数1340
2.2.2 TRC分析
表格 3 生物学院2015级134名学生TRC最大值、最小值、平均值
最大值最小值平均值
男生244 99 165.4
女生232 27 144.7
男女合计244 27 153.3 表格 3中的统计结果与文献提到的平均TRC男性约162.7，女性约153.1[8]接近。
男性
TRC最大值略大于女性TRC最大值，男性TRC最小值大于女性TRC最小值，男性TRC平均值大于女性TRC值。
用EXCEL数据分析功能作单因素方差分析，p<0.05，即男女生TRC有显著性差异，TRC的遗传与性别有一定的联系。
2.2.3 TRC数据分组及绘制频率分布图
将134名同学的总指嵴数(TRC)，进行分组，组距20，统计每一组中数据出现的频数，得到表格4中的结果。
表格 4 TRC频数统计
TRC分组组中值
数据出现频数
全部男生女生
30101 50303 70505 90633 1101349 13023815 15020119 17027819 19017125 2101486 230413 250110
(a)(b)
根据绘制的TRC 分布图(图表1 )，可以看出大部分人的TRC 分布在中间区域，过多或过少的均占少数。
可能由于样本量不够大和男女生人数不相等等各种原因，总指嵴数(TRC)没有呈明显的正态分布。
但根据TRC 连续的变化能推测，TRC 是数量性状。
参考文献
[1] Berry J, Stoney D A. 2001.History and Development of Fingerprinting. In Lee H C. and Gaensslen R E eds. Advances in fingerprint technology 2nd
ed.CRC press. Chapter 1.
[2]Holt S. 1961. Quantitative genetics of fingerprint patterns. British Medical Bulletetin, 17: 247-250.
[3]颜文伟.皮肤纹理与遗传. 国外医学, 1981, 4(5): 267-274. [4] Galton F. 1892. Finger Prints. London: Macmillan.
[5] Bonnevie. K. 1924. Studies on papillary patterns of human fingers. Journal of Genetics, 15: 1-111. [6] 杨大祥. 遗传学实验. 第三版. 北京：科学出版社, 2016.
[7] 张海国,王伟成,许玲娣. 中国人肤纹研究 Ⅰ.汉族10项肤纹参数正常值的测定[J]. 遗传学报. 1981(01).
[8] 马慰国. 西安地区750例人手皮纹图型调查分析. 1981. 3(1): 1-5.
(c)
1 总指嵴数次数分布图。
(a) 78名男生的TRC
190处。
(b) 56名女生的TRC 170处。
(c) 134名同学的TRC 170。