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法医高科技

2018-03-02林生

大自然探索 2017年12期
关键词:犯罪现场氨酸镰刀

林生

从高新技术到低等微生物,法医学正在为罪案调查提供新的利器。

700多年前的中国南宋,一位农民被杀死,凶器是镰刀。但由于所有村民家中的镰刀都是一样的,因此判案的提刑官宋慈让每家都将自己的镰刀留在田里,然后观察。结果发现只有一把镰刀吸引了许多绿头苍蝇,这是因为那把成为凶器的镰刀上沾有受害人的血,即使血被擦拭到镰刀表面上已经看不出来,也无法消除能够引来苍蝇的血腥气。在确凿的证据面前,这把镰刀的主人,也就是那个杀人凶犯,即刻供认不讳。

中国古代的这起镰刀杀人案是最早的法医调查案例之一。随着时间推移,科学在罪证收集和分析中的作用也变得越来越重要,并持续不断地加速发展。新的发现支持着甚至最古老的刑侦技术,如指纹鉴定技术是于1892年由英国的高尔顿爵士首次将其系统化的。到了2015年,美国一位科学家发现指纹上的脊线以可预测的速率释放一种被称为软脂酸的物质。调查人员据此可以确定指纹按下的时间,还能确定指纹产生时间是否与罪案发生时间吻合。最近,科学家还发明了一种方法,它能根据指纹中皮肤油脂所含氨基酸的比例来确定男女性别。

法医学最重要的发展之一——20世纪80年代出现的DNA鉴定技术——也在继续发展。DNA技术并不只是锁定出现在犯罪现场某个嫌犯的一种手段,还可以根据一种被称为DNA表型分析或DNA分型检测方法的过程,揭示罪犯外貌外形的一些线索。目前,科学家还根据一种被称为单核苷酸多态性(SNPs,用于DNA分型的遗传标记)的遗传标记,成功预测犯罪嫌疑人的眼睛和头发颜色。甚至还有科学家利用SNPs和计算机技术,预测嫌犯面部特征和制作数字照片。

DNA表型预测罪犯的技术也遭遇了一些质疑。很重要的一点是,有可能因某种模棱两可的预测,导致某个无辜者被误认为嫌犯。在刑侦调查取证的漫长历史中,过度自信和伪科学都曾有过一些令人遗憾的例子。例如,指纹鉴定之父高尔顿曾谬称可根據与已知违法者相似的面孔预测某人的犯罪倾向。2016年发表并引发新一轮关注的一项研究称,对于从弹道测试到血液飞溅分析等一系列法医学标准技术来说,科学支持都嫌不足。

然而,法医科学在审视自身方面也彰显了自身的强大。一些研究者已发现并纠正了过去的一些不足之处。例如,在研究为何血液飞溅有可能造成误导的原因时,科学家最近观察到血液飞溅现象有时会受苍蝇活动影响,并由此开发出一种技术,它通过检测现场血迹中是否有苍蝇肠道酶存在,来辨别现场血液飞溅痕迹是否由苍蝇造成。

科学家正在研发的其他一些刑侦调查前沿技术,体现在以下多个方面。

确定受害者死亡时间

法医调查人员发现尸体后,需要确定受害者的死亡时间。这方面已有许多成熟的技术,但每一种都有各自的局限性。例如,对于死亡时间过长的死者,根据尸体僵硬(尸僵)程度确定死亡时间不会很准确,而根据尸体上存在的昆虫来判断死亡时间也会受地区差异的干扰。但死亡现场始终有微生物存在,随着尸体分解,微生物群落的上升和回落会遵循一些可靠的规律。不过,微生物群落的实际活动速度因温度和其他环境因素影响,也会有明显差异。

在过去几年中,科学家已开发出一种“微生物钟”,它能通过对皮肤和周围土壤中的微生物种群进行基因排序来测定死亡时间。科学家在“尸体农场”(让科学家对捐赠来的尸体进行尸体分解研究的户外设施)的研究中,对死亡25天内尸体死亡时间的判断,可精确到2~4天。对微生物的检测还可以显示尸体是否曾被移动过,并为找到第一犯罪现场提供可靠线索。

一些新的刑侦检测工具,从在犯罪现场采集微量遗传物质的宏基因组学,到对人体微生物群系的研究,都拥有打击犯罪的潜力。科学家还在利用皮肤微生物作为一种证据,将犯罪嫌疑人最近接触过的物体或最近到过的某些空间和场所联系起来。由于微生物无处不在,因此微生物是犯罪现场最理想的“证人”。

犯罪现场调查

从头发中的蛋白质标志物,到尸体上的微生物群落出现和活动的时间,再到现场喷溅血液中检测到的苍蝇肠道酶,法医现场调查的技术和工具如今早已超越任何一位调查人员所拥有的全部专业知识的范围。

犯罪现场的酶、微生物和蛋白质很容易被忽略,但事实上这些线索对抓捕罪犯很可能至关重要。对复杂案件引进大批专家不切实际,不但浪费宝贵的时间,还会导致现场证据被破坏和污染的潜在可能。目前研究人员提出的一个解决方案是,给犯罪现场调查提供一种新的强大武器:“增强现实”。举例而言,通过肩扛式摄影机摄像并传播,可让一些专家在场外实时观察罪案调查情况。他们甚至可以通过腕式屏幕,或通过全息透镜眼镜,用文字和箭头为现场调查人员看到的犯罪现场视频进行标注。另外我国还有一个计划,就是在不远的将来,将一个能让参与现场侦破的警方人员与远程专家协作破案的系统推向商业化应用。如果这个目标能够实现,未来的警探就可以通过案头工作来侦破案件。

鉴别犯罪嫌疑人

DNA分型普遍被认为是法医鉴定的最高标准,并在过去几十年时间里成功用于判定犯罪嫌疑人有罪或无罪。2009年的一份法医学报告甚至认为,有别于从指纹鉴定到咬痕分析的其他所有鉴定技术,DNA鉴定技术是用来区别地球上两个人的唯一可靠依据。

但是DNA也有其局限性。它的稳定性会随着时间推移而渐渐减弱,导致很难从现场痕迹(例如皮肤和毛发)中提取遗留时间较长的DNA。为此,科学家一直在研究DNA蛋白质的独特标记,因为蛋白质(特别是毛发中的蛋白质)比DNA稳定。

蛋白质鉴定技术所依赖的机制,正是那些让DNA对于法医鉴定来说很有价值的机制。SNPs在构成蛋白质的氨基酸时可产生单一的氨基酸多态性(SAPs)。刑事调查面临的挑战,是要找到一套每个人都独一无二、可以轻易区分开的SAPs。目前科学家已鉴定了100多个蛋白质标记物,根据这些数据综合分析的结果,可以从1500万人中确定一个人。研究还表明,这些蛋白质在毛发中极为稳定,可以识别250年前的人类遗骸。

但科学家指出,蛋白质鉴定技术在可行性和具体可实施性之间还存在差距。还需要优化样本处理,以便只通过一根头发就可以进行鉴定。科学家说,他们需要找出能把与地球上其余74亿人区分开的某一个人的单核苷酸多态性。科学家预计,在今后几年的过渡期内,可将这一技术进一步延伸到用脱落的皮屑来鉴别一个人的身份。经常掉头皮屑的犯罪分子,可要小心了!

DNA序列中一组三个核碱基被称为密码子(遗传密码的单位)。每个密码子提供创建特定氨基酸的指令。参照基因组的变化形式被称为多态性,可用作识别标记。在这个图例中,让一个DNA核苷酸从A变成T形成的是丝氨酸,而不是精氨酸。

毛发分析

1. 对提取自犯罪现场的毛发进行处理,将蛋白质分解成较小的缩氨酸。

2. 将缩氨酸混合物溶解和电离,然后送入质谱仪。

3. 用仪器测量缩氨酸的重量和缩氨酸分解后所有碎片的重量。碎片重量形成的模式,可被用来与具有单一氨基酸多态性序列(SAP)的缩氨酸进行比对。

4. 当在这个缩氨酸序列中发现某个特定的SAP时,调查人员就知道是被鉴定人(嫌疑人)的DNA产生了这种多态性。如果所有缩氨酸序列中的多态性都与嫌疑人的基因序列一致,那么就可以说证据表明被鉴定人很可能就是罪犯了。

5. 检测、比对的标记缩氨酸越多,鉴定结果与嫌疑人唯一匹配的概率越大。换句话说,被鉴定人就是罪犯的可能性越大。endprint

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