Khi còn trong bụng mẹ, các đường vân xác định dấu vân tay mở rộng theo từng gợn sóng bắt đầu từ ba điểm khác nhau trên mỗi đầu ngón tay. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Cell, lớp da nổi lên theo vân sọc nhờ sự tương tác giữa ba phân tử. Làm thế nào những đường vân đó lan rộng từ vị trí bắt đầu - và hợp nhất - xác định hình dạng dấu vân tay.

Dấu vân tay là duy nhất và tồn tại suốt đời. Chúng đã được sử dụng để xác định các cá nhân từ những năm 1800. Một số giả thuyết đã được đưa ra để giải thích cách hình thành dấu vân tay, bao gồm nếp gấp da tự phát, tín hiệu phân tử và ý tưởng rằng mô hình đường vân có thể tuân theo sự sắp xếp của mạch máu.

Các nhà khoa học biết rằng các đường vân đặc trưng cho dấu vân tay bắt đầu hình thành khi chúng phát triển xuống dưới da, giống như các rãnh. Trong vài tuần sau đó, các tế bào nhân lên nhanh chóng trong các rãnh bắt đầu phát triển lên trên, làm cho các lớp da dày lên.

Do các đường vân tay vừa phát triển và các nang lông phát triển có cấu trúc hướng xuống tương tự nhau, nên các nhà nghiên cứu đã so sánh các tế bào từ hai vị trí đều chia sẻ một số loại phân tử tín hiệu — sứ giả truyền thông tin giữa các tế bào bao gồm ba loại phân tử có tên gọi là WNT, EDAR và BMP. Các thí nghiệm tiếp theo cho thấy rằng WNT ra lệnh cho các tế bào nhân lên, hình thành các đường vân trên da và tạo ra EDAR, từ đó thúc đẩy hoạt động của WNT. BMP cản trở những hoạt động này.

Để kiểm tra xem các phân tử tín hiệu này có thể tương tác như thế nào để tạo thành các mẫu, nhóm nghiên cứu đã điều chỉnh mức độ của các phân tử ở chuột. Chuột không có dấu vân tay, nhưng ngón chân của chúng có những đường vân sọc trên da giống như dấu vân tay của người.

Tăng phân tử EDAR làm cho các đường vân dày hơn, cách đều nhau hơn, trong khi giảm phân tử EDAR làm cho vân tay có dạng đốm thay vì sọc. Điều ngược lại với phân tử BMP, vì nó cản trở quá trình sản xuất ra EDAR.

Sự chuyển đổi giữa các vân sọc và đốm là một thay đổi đặc trưng được thấy trong các hệ thống được điều khiển bởi sự khuếch tán phản ứng Turing. Lý thuyết toán học này, do nhà toán học người Anh Alan Turing đề xuất vào những năm 1950, mô tả cách các chất hóa học tương tác và lan truyền để tạo ra các mẫu nhìn thấy trong tự nhiên. Mặc dù, khi thử nghiệm, nó chỉ giải thích một số mẫu.

Tuy nhiên, các phân tử của chuột quá nhỏ để tạo ra các hình dạng phức tạp được thấy trong dấu vân tay của người. Vì vậy, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các mô hình máy tính để mô phỏng mô hình Turing lan rộng từ ba vị trí bắt đầu đường vân đã biết trước đó trên đầu ngón tay: trung tâm đệm ngón tay, dưới móng tay và tại nếp gấp của khớp gần đầu ngón tay nhất.

Bằng cách thay đổi thời gian, vị trí và góc tương đối của các điểm bắt đầu này, nhóm có thể tạo ra từng mẫu trong số ba mẫu dấu vân tay phổ biến nhất — vòm, vòng và xoắn — và thậm chí cả những mẫu hiếm hơn.

Nhóm nghiên cứu cho biết, sự cạnh tranh có kiểm soát giữa các phân tử cũng quyết định sự phân bố của nang lông. Sự hình thành dấu vân tay tuân theo một số chủ đề cơ bản đã được tìm ra cho các loại mẫu khác mà chúng ta thấy trên da.

Những người có đột biến gen ảnh hưởng đến phân tử WNT và EDAR có những bất thường về da. Những phân tử đó có thể liên quan đến sự hình thành dấu vân tay nổi xung quanh.

Nhìn chung, mục tiêu của nhóm là hỗ trợ hình thành các cấu trúc da, chẳng hạn như các tuyến mồ hôi, khi chúng không phát triển đúng cách trong bụng mẹ và thậm chí có thể sau khi sinh.