In 1910 ontvluchtte Thomas Jennings een moordscène, maar hij liet een aanwijzing achter die zijn lot zou bezegelen: een perfecte indruk van zijn vingerafdrukken in de drogende verf van een reling, buiten het huis waar hij de misdaad had gepleegd. De vingerafdrukken van Jennings waren de eerste die ooit als bewijsmateriaal in een strafrechtelijk onderzoek werden gebruikt en leidden tot zijn veroordeling voor moord in 1911.
Sindsdien zijn vingerafdrukken nog steeds een cruciaal bewijs in forensisch onderzoek. Deze unieke identiteitsmarkeringen zijn zo bij uitstek geschikt om een misdaad aan te pakken, dat het lijkt alsof ze daarom bestaan.
Maar dit is natuurlijk niet het geval. Dat brengt ons bij de vraag: waarom hebben we vingerafdrukken en welk biologisch doel dienen ze?
Vingers en wrijving
Het blijkt dat wetenschappers het historisch niet eens waren over het antwoord.
"Mensen hebben twee ideeën over vingerafdrukken: dat ze de grip helpen verbeteren en dat ze de waarneming van aanrakingen helpen verbeteren", zegt Roland Ennos, biomechanica-onderzoeker en gasthoogleraar biologie aan de University of Hull in het Verenigd Koninkrijk.
Ennos heeft een deel van zijn carrière besteed aan het onderzoeken van het eerste idee - dat vingerafdrukken ons grip geven. Dit was lange tijd de leidende theorie dat de minuscule dalen en pieken van vingerafdrukken wrijving veroorzaken tussen onze handen en de oppervlakken die we aanraken.
Een bewijs dat deze theorie ondersteunt, is dat vingertoppen kunnen werken zoals de rubberen banden op auto's, waarvan het buigzame karakter hen in staat stelt zich aan te passen aan het oppervlak waarover ze reizen. Bij banden wordt deze soepelheid gecombineerd met trogachtige loopvlakken die hun oppervlak versieren - en dit vergroot het oppervlak van de band, waardoor ook de wrijving en tractie toenemen. Ennos wilde onderzoeken hoe goed dit idee zou standhouden in een laboratoriumexperiment.
"We wilden zien of vingerwrijving met het contactgebied omhoog gaat zoals bij banden," vertelde Ennos aan WordsSideKick.com. Om erachter te komen, sleepten de onderzoekers een plexiglas plaat over de vingerkussens van een persoon, varieerden de kracht bij verschillende pogingen en gebruikten vingerafdrukinkt om te bepalen hoeveel van het vleesgebied het glas raakte.
Verrassend genoeg onthulden deze experimenten dat "het werkelijke contactgebied werd verminderd door de vingerafdrukken, omdat de valleien geen contact maakten", vertelde Ennos aan WordsSideKick.com. Met andere woorden, vergeleken met de gladde huid die de rest van het lichaam bedekt, "moeten vingerafdrukken wrijving verminderen, tenminste op gladde oppervlakken".
Dit ontkracht het idee niet dat vingerafdrukken de grip helpen, zei Ennos. Er wordt gedacht dat vingerafdrukken ons bijvoorbeeld kunnen helpen oppervlakken in natte omstandigheden vast te pakken - de kanalen voeren water af zoals de treden van autobanden - om te voorkomen dat onze handen over een oppervlak glijden. Toch is dit idee moeilijker te testen omdat het moeilijk is om het gedrag van menselijke vingerafdrukken onder deze omstandigheden perfect na te bootsen, zei Ennos.
Maar er is de andere theorie, die misschien meer water bevat: de rol van vingerafdrukken bij het aanraken.
Meesterlijke aanraking
Een paar jaar geleden overwoog Georges Debrégeas, een natuurkundige die bioloog werd aan de Sorbonne Universiteit in Parijs, het ontbreken van een sluitende theorie over waarom we vingerafdrukken hebben, toen hij nieuwsgierig werd naar de potentiële rol van aanraking. Onze vingers bevatten vier soorten mechanoreceptoren, of cellen die reageren op mechanische stimulatie zoals aanraking. Debrégeas was vooral nieuwsgierig naar een bepaald type mechanoreceptor - Pacinian-bloedlichaampjes - die ongeveer 2 millimeter onder het huidoppervlak in vingertoppen voorkomen. "Ik was geïnteresseerd in Pacinian-bloedlichaampjes omdat we uit eerdere experimenten wisten dat deze specifieke receptoren de perceptie van fijne textuur mediëren," vertelde Debrégeas aan WordsSideKick.com.
Deze mechanoreceptoren zijn bijzonder gevoelig voor kleine trillingen met een precieze frequentie - 200 hertz - en helpen zo onze vingertoppen hun extreme gevoeligheid te geven. Debrégeas vroeg zich af of vingerafdrukken deze gevoeligheid verbeterden.
Om erachter te komen, ontwierpen hij en zijn collega's een biomimetische tactiele sensor, een apparaat dat lijkt op de structuur van een menselijke vinger, met sensoren die trillingen zouden detecteren op dezelfde manier als pacinian bloedlichaampjes. Een versie van dit apparaat was glad en een andere had een geribbeld patroon op het oppervlak dat een menselijke vingerafdruk nabootste. Toen hij over een oppervlak werd bewogen, leverde de geribbelde ontdekking een fascinerende ontdekking op: de ribbels op de sensor versterkten de exacte trillingsfrequentie waarvoor Pacinian-bloedlichaampjes zo gevoelig zijn.
Het apparaat fungeerde als een proxy voor menselijke vingertoppen en suggereerde dat onze vingerafdrukken deze precieze trillingen op dezelfde manier naar sensoren onder de huid zouden leiden ... Door deze fijne en gedetailleerde sensorische informatie te versterken, is de theorie dat vingerafdrukken daarom onze tactiele gevoeligheid meervoudig verhogen. 'Het feit dat je vingerafdrukken op de huid legt, verandert de aard van de signalen volledig', zei Debrégeas.
Maar wat is het voordeel van zulke overgevoelige vingertoppen?
Al duizenden jaren zijn onze handen cruciale instrumenten om voedsel te vinden en te eten en ons te helpen de wereld te navigeren. Die taken worden gemedieerd door aanraking. Vooral gevoeligheid voor texturen kan evolutionair gunstig zijn omdat het ons heeft geholpen het juiste soort voedsel te detecteren: "De reden waarom we texturen moeten detecteren en scheiden, is dat we het goede voedsel willen scheiden van het slechte voedsel", Debrégeas uitgelegd. Een fijn gevoel voor aanraking kan ons helpen rottende of geïnfecteerde items te voorkomen.
Debregéas voegde gewicht toe aan het idee en merkte op dat het koppelen van vingerafdrukken en Pacinische bloedlichaampjes ook bestaat bij andere dieren zoals chimpansees en koala's, die gedeeltelijk afhankelijk zijn van tactiele gevoeligheid om hen te helpen hun voedsel te vinden.
Debregéas benadrukte echter dat zijn experiment geen bewijs is dat vingerafdrukken voor dit doel zijn geëvolueerd. Maar toch is het een meeslepende en elegante stelling. 'Het lijkt erop dat alles overeenkomt', zei hij.
Losse eindjes en nieuwe vragen
Toch denkt Debrégeas eigenlijk dat vingerafdrukken de doelen van zowel aanraking als grip kunnen dienen. "De reden waarom we zo goed zijn in het manipuleren en hanteren van dingen is omdat we dit voortreffelijke tastgevoel hebben - een constante feedbacklus tussen wat we aanraken en wat we voelen," legde hij uit. Dat "stelt ons in staat om in realtime de kracht waarmee we het object gaan vastgrijpen te corrigeren."
Als er bijvoorbeeld iets wegglijdt terwijl u het vasthoudt, moet u de verandering in het oppervlak met gevoelige vingertoppen kunnen detecteren om uw grip te behouden. Dus Debrégeas denkt dat het mogelijk is dat ons fijne gevoel voor aanraking en nauwkeurige grip daadwerkelijk samen zijn geëvolueerd
Ennos overweegt nog een andere mogelijke verklaring: vingerafdrukken kunnen blaren voorkomen, meent hij. "Een laatste idee waar ik de voorkeur aan geef, is dat de ribbels de huid in sommige richtingen versterken en blaarvorming tegengaan, terwijl ze toch in een rechte hoek kan uitrekken, zodat de huid contact houdt", zei hij. 'Dit lijkt een beetje op de verstevigingen in banden.'
Voor Ennos intrigeren deze vele mogelijkheden hem.
Dus, waar laat dit ons achter? Ondanks het aanbieden van onweerlegbaar forensisch bewijs aan rechercheurs en politie, blijven onze vingerafdrukken voorlopig een raadsel.
