Sormenjälki

Sormenjälki on sormen ihon kohoumista ja matalista kohdista muodostuva kuvio, tai sen jättämä jälki pinnalla, johon ihminen on sormin koskenut. Sormenjälkiä esiintyy sekä  ihmisillä että eräillä eläimillä. Sormenjäljet ovat muuttumattomat ja yksilölliset, minkä takia niitä käytetään ihmisillä tunnisteina erilaisissa sovelluksissa, kuten passeissa. Sormenjälkiä myös kootaan tietokantoihin muun muassa rikostutkinnan avuksi. Sormenjäljillä onkin suuri merkitys rikosten ratkaisemisessa. Sormenjälkiä vastaavat varpaissa samankaltaiset varpaanjäljet, jotka ovat yhtä lailla yksilöllisiä.

Sormenjälkien tarkoitus ja kehittyminen

Sormenjälkien on pitkään arveltu auttaneen ihmisiä tarttumaan paremmin objekteihin lisäämällä sormien ja esineiden välistä kitkaa. Manchesterin yliopiston tutkimusryhmä päätyi kuitenkin vuonna 2009 tutkimuksissaan siihen johtopäätökseen, että sormenjäljet eivät lisää kitkaa merkittävästi. Joissain koetilanteissa sormenjäljet jopa heikensivät otetta objekteista. Sormenjälkien onkin kitkan sijaan arveltu lisäävän käsien kosketusherkkyyttä ja tuntoaistin tarkkuutta sekä ihon venyvyyttä. On mitattu, että sormenjälkien avulla ihminen voi tuntea sormenpäillään jopa 200 mikrometrin suuruisia rakenteita.
Sormenjäljet kehittyvät sikiölle kolmannen ja neljännen raskauskuukauden aikana. Harjanteet ja poukamat alkavat kehittyä peukaloiden ja sormien ihosta. Yhdeksännentoista raskausviikon aikaan, noin puolessa välissä raskausaikaa, sormenjäljet ovat saavuttaneet lopullisen muotonsa. Tämän jälkeen ne pysyvät samanlaisia koko elämän ajan, eikä niitä voi muuttaa keinotekoisesti. Vahingoittuneenkin ihon sormenjäljet palautuvat ennalleen ihon parantuessa. Sormenjäljet voivat kuitenkin kadota ihon kuoriutuessa. Tätä tiedetään tapahtuneen esimerkiksi kapesitabiinia sisältävän syöpälääkkeen käyttäjille. Sormenjäljet palautuvat, kun iho kasvaa takaisin.
Sormenjäljissä on tiettyä periytyvyyttä, mutta ne eivät periydy täysin samanlaisina vanhemmilta lapsille. Jopa identtisillä kaksosilla on erilaiset sormenjäljet. Täysin samanlaisia sormenjälkiä ei tiedetä koskaan tavatun.

Sormenjälkityypit

Sormenjäljet jaetaan usein Henryn järjestelmän mukaisesti kolmeen pääryhmään. Nämä ryhmät ovat kaari, silmukka ja pyörre. Kaarityyppisissä sormenjäljissä, joita on noin 5 prosenttia kaikista sormenjäljistä, kohoumat kulkevat sivulta toiselle kääntymättä takaisinpäin. Osassa kaarista esiintyy niin sanottu teltta, jolloin tavallisesti keskellä sormea kohoumat nousevat selvästi sormen päätyä kohden muodostaen telttamaisen ulokkeen. Silmukkatyypissä sormenjäljessä kohoumat kulkevat sivulta keskelle, kunnes kääntyvät takaisinpäin. Silmukat voidaan vielä luokitella sen mukaan, kummalle puolelle ne aukeavat. Suurin osa, 60-70 prosenttia, kaikista sormenjäljistä on silmukkatyyppisiä. Loput 25-35 prosenttia ovat pyörteisiä. Pyörretyypissä on ainakin yksi kokonainen ympyrä ja kaksi telttakuviota. Kaikki pyörresormenjäljen kohoumat ikään kuin kiertävät ympyrän keskipisteen ympäri.

Kohoumatyypit

Kohoumat ovat sormenjälkien pienimpiä yksiköitä. Yleisimpiä kohoumatyyppejä on esitelty kuvissa.

Sormenjälkien tutkimisen historiaa

Eräissä muinaisissa kulttuureissa sormenjälkiä käytettiin tapana "allekirjoittaa" sopimuksia. Muinaisessa Babylonissa käytettiin savilaattoja, joihin vaadittiin sormen jälki varmistukseksi. Sormenjälkiä savilaatoilla ja dokumenteissa on löydetty myös muinaisesta Kiinasta ja 1500-luvun Persiasta. Persiasta on myös säilynyt havainto, jossa todettiin, ettei kahta samanlaista sormenjälkeä ole olemassa.
Vuonna 1696 Marcello Malpighi, anatomian professori Bolognan yliopistolta huomasi kohoumat, spiraalit ja silmukat sormenjäljissä, muttei maininnut mitään niiden käyttämisestä ihmisten tunnistamiseen. Vuonna 1823 eräs toinen anatomian professori teki väitöskirjan, jossa hän muun muassa käsitteli sormenjälkien yhdeksää erilaista tyyppiä. Hänkään ei maininnut mahdollisuutta tunnistaa ihminen sormenjäljen perusteella.
Englantilainen Sir William Herschel päätti vuonna 1858 alkaa käyttää kätensä jälkeä sopimusten takana merkkinä allekirjoituksestaan. Hän ajatteli tämän estävän huijareita väärentämästä hänen allekirjoitustaan. Vähän ajan kuluttua Herschel siirtyi käyttämään merkkinään vain etu- ja keskisormiaan. Hän alkoi myös kerätä sormen- ja kädenjälkiä ja huomasi kokoelmansa kasvaessa, että nämä jäljet pysyivät samanlaisina läpi elämän ja että kaikkien jäljet olivat yksilölliset.
Vuonna 1870 ranskalainen antropologi Alphonse Bertillon kehitti tavan tunnistaa ihmisiä tiettyjen ruumiinominaisuuksien perusteella. Järjestelmään kuului pään ja muun kehon mittasuhteita, jotka eivät muuttuisi ihmisen aikuiselämän aikana. Järjestelmä nimettiin Bertillonin järjestelmäksi keksijänsä mukaan. Järjestelmää käytettiin sen tietyistä puutteista huolimatta kolmenkymmenen vuoden ajan, kunnes löydettiin kaksi niin samanlaista miestä, että järjestelmä todettiin kelvottomaksi. Bertillonin järjestelmästä on peräisin tapa kuvata rikolliset edestä ja sivulta.
Samana vuonna tohtori Henry Faulds alkoi tutkia sormenjälkiä. Hän huomasi niiden mahdollisuudet ja kehitti järjestelmän ihmisten tunnistamiseksi sormenjälkien perusteella. Faulds julkaisi aiheesta artikkelin, jossa hän myös pohti jälkien ottamista musteella. Hän välitti tiedon ajatuksestaan Charles Darwinin kautta Sir Francis Galtonille, joka alkoi tutkia sormenjälkiä 1880-luvulla. Galton julkaisi vuonna 1892 kirjan, jossa hän kertoi sormenjälkien pysyvyydestä ja yksilöllisyydestä. Hän myös esitti kirjassaan ensimmäisen tunnetun tavan luokitella sormenjälkiä ja totesi, ettei sormenjäljistä voi päätellä yksilön älykkyyttä tai geneettistä historiaa. Galtonin laskelmien mukaan todennäköisyys kaksille samanlaisille sormenjäljille oli yhden suhde 64 miljardiin. Galton esitti kirjassaan alkuperäiset viisi sormenjäljissä esiintyvää muotoa: piste, päättyvä kohouma, aitaus, haarautuma ja saari. Näihin viitataan joskus Galtonin detaljeina.
Vuonna 1891 argentiinalainen poliisi Ivan Vučetić ryhtyi Francis Galtonin tutkimusten inspiroimana pitämään ensimmäistä sormenjälkirekisteriä, jonka avulla hän tunnisti vuonna 1892 rikostutkinnassa henkilön ovenkarmista löytyneen verisen sormenjäljen avulla.
Englannissa ja Walesissa sormenjälkiä alettiin käyttää rikostutkinnassa vuonna 1901. Yhdysvaltain asevoimat aloitti sormenjälkien käytön tunnistamiseen vuonna 1905. Suomessa Senaatin talousosasto teki joulukuussa 1908 päätöksen suomalaisten sormenjälkien rekisteröimisestä. Ensimmäinen sormenjälki otettiin Helsingin poliisilaitoksen antropometrisen toimiston kokoelmiin 2. helmikuuta 1909.
Vuonna 1918 Edmond Locard esitti, että jos sormenjälkien väliltä löytyy 12 samanlaista yksityiskohtaa, voidaan katsoa että kyseessä ovat samat jäljet. Tämä kriteeri on käytössä vieläkin useissa eri maissa.
Alun perin sormenjälkiä tutkittiin manuaalisesti ja jälkien vertailu arkistoissa oleviin oli hyvin työlästä. Tekniikan kehityttyä sormenjälkien tunnistaminen tapahtuu automaattisesti tietokoneiden ja sormenjälkirekisterin avulla.

Tunnistusjärjestelmät

Sormenjälkitunnistus on kehittynyt aikaisemmasta vain kuvan ottamisesta monimutkaisempaan ja tarkempaan kokonaisvaltaiseen järjestelmään, joka ottaa huomioon niin paineen kuin sormen lämpötilankin. Täten pelkällä sormenjäljen kuvalla huijaaminen ei onnistu kuten ennen.
Yhden sormen sormenjälkiä lukevat sensorit voidaan jakaa optisiin, paine-, termisiin, kapasitiivisiin ja ultraäänisensoreihin. Optinen tunnistin toimii tyypillisesti valaisemalla lasilevylle asetettua sormea ja keräämällä siitä heijastuneen valon prisman avulla. Painesensoreissa mitataan pietsosähköisillä kiteillä sormen harjanteiden ja laaksojen paine-eroja. Termiset sensorit mittaavat sormen eri kohtien lämpötilaeroja pyrosähköisten elementtien avulla. Kapasitiiviset sensorit mittaavat sormen eri kohtien potentiaalieroja harjanteiden ja laaksojen välillä. Ultraäänisensorit toimivat ultraäänipulssien avulla: menetelmässä käytetään useita aallonpituudeltaan erilaisia pulsseja, joiden avulla sormenjälki mitataan tarkasti.

Sovelluksia

Sormenjälkiä voidaan käyttää tunnistautumismenetelmänä esimerkiksi turvajärjestelmissä, henkilötodistuksissa ja salasanojen korvikkeina tai lisänä. Sormenjälkitunnistuksessa henkilö painaa sormensa laitteeseen, joka kuvaa sormen. Kuvasta lasketaan eri algoritmien avulla salattu vastine, jota verrataan järjestelmään tallennettuun aikaisempaan versioon sormenjäljestä. Sormenjäljen lisäksi varmuutta voidaan lisätä eri toimilla, kuten salasanoilla, kämmentunnistuksella, kasvojentunnistuksella, iiristunnistuksella tai kulkukortilla.
Euroopan unionin alueella alettiin vuoden 2009 heinäkuussa liittää jokaiseen uuteen passiin henkilön sormenjäljet. Tarkoituksena on muun muassa varmistaa, että passia käyttää vain se henkilö, jolle se on myönnetty. Sormenjäljet liitetään kummankin käden etusormesta, mikäli sille ei ole estettä. Sormenjälkien ottamisen seurauksena syntyy myös sormenjälkirekisteri, jonka käyttöä rikostutkinnassa on pohdittu. Yhdysvalloissa on vuodesta 2004 lähtien otettu kaikilta maahan viisumilla saapuvilta kasvokuva ja sormenjäljet tietokantaan, jossa niitä on vertailtu rikollis- ja terroristirekistereihin. Isossa-Britanniassa sormenjälkiä on käytetty myös kouluissa kouluruokailuissa ja kirjastoissa, mikä on herättänyt paljon keskustelua.

Sormenjäljet pinnoilla

Latentti sormenjälki on paljain silmin näkymätön tai lähes näkymätön ja muodostuu hien, rasvan ja lian jäämistä. Latentti sormenjälki saadaan esille kemiallisin ja mekaanisin keinoin. Mekaanisesti sormenjälki voidaan tuoda esille sormenjälkijauheen avulla. Jauhe tarttuu pinnalle jääneeseen tahmeaan ainekseen, joka on peräisin sormen ihon kohoumista. Kemiallisesti sormenjälki voidaan saada esille pinnalle jääneiden aineiden kanssa reagoivan aineen avulla. Yleisin reagenssi on sormenjäljen aminohappojen kanssa reagoiva ninhydriini. Muita vaihtoehtoja ovat esimerkiksi liimahöyrymenetelmän syanoakrylaatti ja europium(IV)komplekseihin perustuva menetelmä. Myös kultaa ja pitkäketjuisia hiilimolekyylejä käytetään joissain tapauksissa sormenjälkien esiintuomiseen.
Näkyvät jäljet ovat jääneet johonkin aineeseen, kuten vereen, joka paljastaa ne paljaallekin silmälle. Jäljet jäävät, kun sormi koskettaa verta, likaa, mustetta tai rasvaa sileän pinnan päällä. Painautunut jälki on jäänyt johonkin pehmeään aineeseen, kuten vahaan, saveen tai maaliin. Siinä sormen kohoumat ovat painaumia ja toisinpäin. Painautuneet jäljet voidaan usein valokuvata suoraan pinnalta lisäämättä niihin mitään kemikaaleja.

Eläinten sormenjäljet

Ihmisen lisäksi myös ainakin gorilloilla, simpansseilla ja koaloilla on yksilölliset sormenjäljet. Nämä jäljet ovat hyvin samanlaiset kuin ihmisillä.

Sormenjäljet paljastavat

Sormenjäljet paljastavat ihmisestä muutakin kuin muotonsa. Sormenjäljet sisältävät sekoituksen ihosoluja, hikeä ja muualta tarttuneita aineita. Näitä ominaisuuksia tutkimalla voidaan esimerkiksi todeta, polttaako kyseinen henkilö tupakkaa, käyttääkö hän päihteitä tai onko hän käsitellyt räjähdeaineita. Sormenjäljistä voidaan esimerkiksi löytää kotiniinia, joka on nikotiinin aineenvaihdunnan tuote, ja näin päätellä henkilön tupakoivan.
Sormenjälkien ja diabeteksen yhteyttä on tutkittu. Alankomaalainen tutkimusryhmä pisteytti koehenkilöiden sormenjäljet niiden kohoumien perusteella ja totesi selvän korrelaation glukoosinkestävyyden ja sormenjälkien välillä. Tutkimusryhmä arveli tämän johtuvan sormenjälkien muotoutumisesta kohdussa erilaisissa olosuhteissa ja toivoi tutkimuksen antavan uusia tapoja tutkia sikiöitä. Sama tutkimusryhmä myös huomasi niin sikiön hedelmöittymisen vuodenajan kuin nälkiintymisenkin vaikuttavan sormenjälkiin selvästi, mistä tutkijat päättelivät, että ympäristötekijät vaikuttavat sormenjälkien muotoihin.