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發布日期:2023-01-29 22:43:04 瀏覽:
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為了從科學的角度研究“手相”的秘密,上期研究所,我們發起了對指紋和掌紋的統計調查。

我們選取最常見的 4 種指紋類型和 4 種掌紋類型進行了研究。

截止到 2018 年 6 月 19 日,我們共收集到 963 份問卷,其中女性 545 人,男性 418 人,并進行了分析。

指紋和掌紋類型繁多,所以分析的工作也頗為繁重,我們從瑣碎無章的數據結果中,試圖捋出來一些規律,與大家分享。

首先,我們分別對左右手的十個手指頭的下面 4 種指紋類型進行了分析:

指紋類型

指紋類型分布如圖:

在十個手指頭上,出現斗形和箕型的比例相對較高,加起來占了 80% 以上,與其他兩種類型相比,可以說是呈壓倒性了。

經過卡方檢驗,我們發現在不同手指上,出現的指紋類型也不一樣。得出了這些結論:

斗型出現在無名指上的頻率較高(p = 2.904e-82);箕型出現在小拇指上的頻率較高(p = 1.992e-49);雙斗型出現在大拇指上的頻率較高(p = 4.441e-50);弓型出現在食指上的頻率較高(p = 5.499e-12)。

這些結論與之前 Michael Kücken (2007) 對指紋形成的研究吻合。低頭確認一下自己的手指,是不是也屬于大多數?

男女指紋是否會存在差異呢?為了尋找答案,我們將用戶分為男女兩組,分開統計了十只指頭的類型:

經過卡方檢驗后發現:

不論左右手女性與男性相比,指紋出現弓型的頻率更高(左手:p = 1.504e-05;右手: p = 3.071e-05)。在右手上,男性女性指紋出現斗型、雙斗型、箕型的頻率也存在顯著差異,其中,男性右手指紋出現斗型和雙斗型的頻率更高(斗型:p = 0.000271;雙斗型: p = 0.0102),女性右手指紋出現箕型的頻率更高(p = 0.000568)。

分析后發現,不同性別的指紋差異比左右手的差異更大。既然左右手指紋的差異不大,那么左右手指紋會有多對稱呢?

所以為了探索人們的指紋對稱性,我們分男女兩組,統計了每個人具有多少對的對稱指紋(最少有 0 對指紋對稱,最多有 5 對指紋對稱),并對各個指紋對稱數的人數進行了統計:

可以看出,無論男女,左右手指紋完全對稱的用戶都占最高比例。

約 40% 的用戶左右手指紋完全對稱,接近 90% 的用戶有 3 對及 3 對以上的指紋對稱。這表明,人們左右同一手指的指紋花紋相似度比較高。

目前已有的研究,對斗型分布的研究最多。

2012 年出版的《中華 56 個民族膚紋》里面記載:黃色人種中斗型花紋出現率很高,約 50% 以上,而白色人種中只有 20%-30%。男性中斗型花紋頻率顯著高于女性。于是我們在研究中對用戶擁有斗型指紋的個數進行了統計(最少有 0 個斗型指紋,最多有 10 個斗型指紋)。

從圖中可以看出,沒有斗型指紋的人群比例僅占調查總數的約 20%,剩余約 80% 的人十只手指上至少有 1 個斗型指紋

由于斗型和箕型是出現頻率最高的兩種指紋類型,我們也對斗型和箕型的出現頻率與用戶的祖源以及地域進行分析,但沒有發現顯著差異

指紋的形成受基因和環境共同作用的影響,即使同卵雙胞胎,指紋花紋雖然相似度高,但也并非完全一樣。目前,指紋形成比較受學界接受的猜想是屈曲過程的模型:皮膚分為表皮(epidermis)、真皮(dermis),表皮中最靠近真皮的是基底層(basal layer)。科學家發現,在膚紋形成之前,基底層有明顯的細胞分裂發生,而基底層細胞所在的區域受限,就產生了壓力,隨著壓力的累積,皮膚發生了屈曲過程,就形成了膚紋

學界也有一些研究試圖從遺傳層面找出形成指紋的原因, 2016 年,YYW Ho et al. 進行了與斗型指紋相關的全基因組關聯分析(GWAS)。這項研究發現基因 ADAMTS9-AS2 對不同手指斗型的形成有顯著性影響。其中,ADAMTS9-AS2 中的一個 SNP 位點 rs1523452 對十個手指斗型的形成均有顯著性影響(p = 7.12e-9)。這一位點中有 AA、AG、和 GG 三種基因型。研究指出,等位基因 G 越多,斗型出現的頻率越高。RNA 測序結果也顯示這個基因在生殖器官、結腸、和胃上高效表達,所以研究人員推測 ADAMTS9-AS2 有可能影響器官的早期發育。

在這個調查中,我們也對樣本出現斗型指紋的頻率與位點 rs1523452 的相關性進行分析。這次的樣本中,866 人基因型是 AA,42 人基因型是 AG,0 人基因型是 GG。把用戶按基因型分為 AA 和 AG 兩組,計算斗型指紋在十個手指出現的平均次數(算法為:該組每人斗型的個數之和除以該組人數):

結果發現,基因型是 AG 的用戶比基因型是 AA 的用戶斗型出現的頻率高了 20%。然而雙樣本 t 檢驗卻顯示,這一基因位點對斗型的產生沒有顯著性影響,p = 0.1454。可能原因是樣本數量較少。

所以,我們為此開設了一個微解讀,大家有興趣的話,可以戳鏈接驗證這個位點與斗型指紋到底究竟是不是相關。微解讀:你的手指上可能有更多斗型指紋嗎?

分析完指紋的數據后,接下來,我們對所有用戶左右手的四種掌紋類型進行了分析:

掌紋類型

掌紋類型分布如圖:

從條形圖也看出,左右手的掌紋分布非常相近,對左右手和不同掌紋類型做卡方檢驗,發現左右手與掌紋類型不相關(p = 0.93991)。

那掌紋是否存在男女差異呢?根據維基百科提供的信息,男性有猿線的概率是女性的兩倍。為了驗證已有規律和發現新的規律,我們分別對男女左右手的掌紋類型進行了統計:

看圖可能不太看得出來,所以直接上結論:

川掌在女性中比重較大,經過卡方檢驗,p = 1.692e-07。猿線在男性中比重較大,經過卡方檢驗,p = 3.659e-06。而且,“男性有猿線的概率接近女性的兩倍“的結論也在我們的數據中得到了驗證。不論男女,左右手掌紋差異均不顯著。

既然掌紋的左右手差異不顯著,我們就看看掌紋有多對稱吧~

通過統計,我們發現共 801(83.2%)人掌紋對稱,162(16.8%)人掌紋不對稱,將近八成的人擁有對稱的掌紋。經過卡方檢驗,性別與掌紋對稱相關(p = 0.02589),男性掌紋的對稱程度比女性高

最后我們對掌紋與用戶的祖源以及地域進行分析,沒有發現顯著差異

綜上,通過這次調查,我們重點得到了以下結論:

80% 以上指紋都是斗型或箕型。斗型出現在無名指上的頻率較高,箕型出現在小拇指上的頻率較高,雙斗型出現在大拇指上的頻率較高,而弓型出現在食指上的頻率較高。女性與男性相比,指紋出現弓型的頻率更高。左右手指紋的對稱度較高,9 成左右的人有 3 對及 3 對以上的指紋對稱。近八成的人手指上會出現斗型指紋。男女掌紋有顯著差異,女性出現川掌的概率比男性高,男性出現猿線的概率比女性高。近八成的人擁有對稱的掌紋,男性掌紋比女性更對稱。

這次調查中,我們也試圖驗證指紋類型與過往文獻報道的基因位點的關系,卻沒有發現顯著的差異。這可能是因為受樣本量所限,所以還需要等樣本量積累得足夠大,才能夠進一步驗證,甚至找出其他的相關位點。

參考:

[1]Kücken, M. Models for Fingerprint Pattern Formation. Forensic Science International, 2007, 171(2): 85-96.

[2]張海國 (2012). 中華 56 個民族膚紋 (上海交通大學出版社).

[3]Ho Y Y, Evans D M, Montgomery G W, et al. Common genetic variants influence whorls in fingerprint patterns[J]. Journal of Investigative Dermatology, 2016, 136(4): 859-862.

拓展知識:

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