罪犯喷洒出的唾沫星子,一不小心也能暴露DNA

  来源:把科学带回家

  很多惊天悬案的侦破都和DNA证据有关。比如不久前杭州的碎尸案、去年侦破的几十年悬而未破的南医大杀人案。

  在犯罪现场调查中,来自嫌疑人身上的都是关键的物证。比如指纹、血液、汗液。但我们都知道指纹很容易拿来锁定身份,罪犯也知道。逐渐进化的罪犯们学会了不留下指纹的反侦查手段。相比之下,对罪犯而言,DNA证据才更为防不胜防。

  不过,法医学家会告诉你。DNA很好用,也很难用。这话怎么讲?

  一滴血

  指纹只存在于指尖,你身上的每一个细胞里都有DNA,是男是女、今年多大了、有没有先天疾病,都清清楚楚地写在上面。只要罪犯不小心在现场留下点什么,好比说一根连着毛囊细胞的头发,一滴血,少许精液或者头皮屑。只要有细胞在,就有提取出DNA的可能性。

  在法医学领域有一个重要的职业——犯罪现场调查员(CSI)。或许你的法医启蒙正是来自那部同名美剧,但现实中的CSI更接地气——他们会出现于案发现场记录、泡在法医实验室里检测。然而并不会与犯人直接接触,或者说,不参与推理、审讯、抓捕。这是个绝对理性的职业,其使命就是记录下真实的现场,还原铁证。

美剧《犯罪现场调查》(第一季) 剧照

  寻找现场的DNA,有时需要点特殊手段。比如黑光灯。

  我猜你应该没有试过用紫外灯照射过自己的口水和尿液。事实上,这些体液都是自带荧光的物质,比如尿液、精液、唾液。CSI会将黑光灯(能发出紫外线的灯)、蓝色LED手电、绿色LED手电等配合特定颜色的滤光片使用。这是因为在不同波长的激发光下,体液会释放出特定颜色的荧光。

  这是在自然光下沾有体液的一块布。看好了别眨眼。

  这是紫外线下的,还不够荧光。

  这是415nm下的紫光,配合黄色滤光片。

  450nm的蓝光,配合橙色滤光片。

  535nm的绿光,配合红色滤光片。

  荧光越来越明显。这就意味着,哪怕罪犯自作聪明地打扫了犯罪现场,看上去干净的表面在蓝光下就是另一番景象了。

  注意,血液是不发荧光的。但如果你是个刑侦迷,应该已经知道,喷洒鲁米诺溶液可以让血迹显出蓝色荧光。

  比对

  有了生物组织样本,提取其中的DNA便不是什么难事。哪怕痕量样本也能通过PCR技术扩增。小编曾是一名生物狗,圈内流传着这样一句话:“少壮不努力,长大PCR。”这只是句调侃,大意是讲PCR技术在实验室中已经足够常见且标准化。

PCR仪,一个没有感情的DNA扩增机器

  既然这么简单,是不是只要有了DNA就万事大吉了?莫急。

  如果警方已经有了怀疑对象,事情依然可以向下推进。我们需要将现场的DNA序列与嫌疑人的进行比对。你可能会下意识地以为,把现场的DNA序列测出来,再把嫌疑人的序列测出来,用电脑一比,齐活儿。

  生物狗又要告诉你,全基因组测序成本确实不小。人有23对染色体,超过30亿个碱基对,目前已知编码了2万个基因。关键是每个人99.9%的基因序列都是一样的,显然测出全部DNA序列的方法太笨了,需要选几个有个性的。

  人类基因组计划是个大工程,已于2003年完成

  巧了,这些有个性的偏偏还不是有编码意义的序列,也就是被排除于2万个基因之外。它们简称STR(short tandem repeat),中文名短片断重复序列。“短片断”是由2-6个碱基构成的,具体的重复数,每个人不太一样。在DNA比对中,只需要把这些STR位点大量扩增,再比对嫌疑人与现场样本的STR重复数是否相同就行了。目前用于比对分析的STR位点共用20个。如此便能精确对标,大大减小了工作量。

  假如把每段STR比做一颗彩虹糖,那么每袋糖里黄色、绿色、橙色糖豆的数量各不相同。

  如果警方一通比对,发现怀疑错了人。又该怎么办?

  数据库

  FBI有个指纹数据库,the Integrated Automated Fingerprint Identification System (IAFIS)。如果在现场采集到了指纹,数据库经过1天左右的分析,就能给出20个配型类似的候选对象——可能匹配人群中的任何人。这就相当于直接帮警方框定了调查对象。

  我们可以用类似的思路,访问DNA数据库吗?这就是DNA分析难用的地方了。FBI也有DNA数据库,简称CODIS,里面的每个人都收录着20个STR位点序列。问题是,大部分民众的信息并不存在于CODIS中,只有那些已经被公安机关定罪、有前科的人,才会被收录。我国警方也有这样的数据库,信息采集也是类似的流程。世界上最大的国家DNA数据库在英国,里面有超过600万份档案,只覆盖了英国10%的人口。

  敲个回车键就能看到理想结果吗?天真

  为什么不像指纹那样,建立全民DNA数据库?基因信息算是终极个人隐私,它的收集和使用将涉及伦理和法律等诸多问题。其实,这样的信息倒也容易拿到。自20世纪50年代起,英国出生的婴儿会留下自己的血液样本,主要用途是筛查是否患有遗传病。这些信息被存储在格思里卡上,其中的基因信息在2004年印尼海啸中帮助确认了一名丧生的英国人身份。但是,格思里卡的用途上,并没有规定用于法医鉴定这一项。

  假如通过数据库检索,现场的DNA样本没有在数据库中找到匹配项,那么DNA比对之路走起来就没那么顺畅了。还好这DNA说到底是遗传物质,这一点还大有文章。随着数据库的不断扩大,万一罪犯的某个直系或者旁系血亲在警方的DNA数据库里留下了信息,岂不是也可以顺藤摸瓜调查出来?

  前文提到的南医大杀人悬案,正是用这样的思路告破的。而且是遗传高度保守的“Y染色体”,只传男不传女,在整个家族的男性中都一样。

  Y染色体遗传,子子孙孙无穷尽也

  目前的二代测序技术更强大了,DNA刑侦定会有更大的用武之地。上学的时候老师说:21世纪是生物的世纪。嗯,现在我信了。

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