如何利用DNA破案

比鄰星

找到那一滴血

指紋只存在于指尖，你身上的每一個(gè)細(xì)胞里都有DNA，是男是女、今年多大了、有沒有先天疾病，都清清楚楚地寫在上面。只要罪犯不小心在現(xiàn)場(chǎng)留下點(diǎn)什么，好比說一根連著毛囊細(xì)胞的頭發(fā)，一滴血，少許精液或者頭皮屑。只要有細(xì)胞在，就有提取出DNA的可能性。在法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有一個(gè)重要的職業(yè)——犯罪現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查員（CSI）?；蛟S你的法醫(yī)啟蒙正是來自那部同名美劇，但現(xiàn)實(shí)中的CSI更接地氣——他們會(huì)出現(xiàn)于案發(fā)現(xiàn)場(chǎng)記錄、泡在法醫(yī)實(shí)驗(yàn)室里檢測(cè)。然而并不會(huì)與犯人直接接觸，或者說，不參與推理、審訊、抓捕。這是個(gè)絕對(duì)理性的職業(yè)，其使命就是記錄下真實(shí)的現(xiàn)場(chǎng)，還原鐵證。

美劇《犯罪現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查》（第一季） 劇照

我猜你應(yīng)該沒有試過用紫外燈照射過自己的口水和尿液。事實(shí)上，這些體液都是自帶熒光的物質(zhì)，比如尿液、精液、唾液。CSI會(huì)將黑光燈（能發(fā)出紫外線的燈）、藍(lán)色LED手電、綠色LED手電等配合特定顏色的濾光片使用。這是因?yàn)樵诓煌ㄩL(zhǎng)的激發(fā)光下，體液會(huì)釋放出特定顏色的熒光。

尋找現(xiàn)場(chǎng)的DNA，有時(shí)需要點(diǎn)特殊手段。比如黑光燈

這是在自然光下沾有體液的一塊布。看好了別眨眼。

這是紫外線下的，還不夠明顯

這是415nm下的紫光，配合黃色濾光片

450nm的藍(lán)光，配合橙色濾光片

535nm的綠光，配合紅色濾光片

綠光LED配紅色濾光片下的血跡

噴灑魯米諾溶液的血跡

熒光越來越明顯。這就意味著，哪怕罪犯自作聰明地打掃了犯罪現(xiàn)場(chǎng)，看上去干凈的表面在藍(lán)光下就是另一番景象了。

注意，血液是不發(fā)熒光的。但如果你是個(gè)刑偵迷，應(yīng)該已經(jīng)知道，噴灑魯米諾溶液可以讓血跡顯出藍(lán)色熒光。

比對(duì)哪段DNA

有了生物組織樣本，提取其中的DNA便不是什么難事。哪怕痕量樣本也能通過PCR技術(shù)擴(kuò)增。小編曾是一名生物狗，圈內(nèi)流傳著這樣一句話：“少壯不努力，長(zhǎng)大PCR?！边@只是句調(diào)侃，大意是講PCR技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室中已經(jīng)足夠常見且標(biāo)準(zhǔn)化。

PCR儀，一臺(tái)沒有感情的DNA擴(kuò)增機(jī)器

既然這么簡(jiǎn)單，是不是只要有了DNA就萬事大吉了？莫急。如果警方已經(jīng)有了懷疑對(duì)象，事情依然可以向下推進(jìn)。我們需要將現(xiàn)場(chǎng)的DNA序列與嫌疑人的進(jìn)行比對(duì)。你可能會(huì)下意識(shí)地以為，把現(xiàn)場(chǎng)的DNA序列測(cè)出來，再把嫌疑人的序列測(cè)出來，用電腦一比，齊活兒。生物狗又要告訴你，全基因組測(cè)序成本確實(shí)不小。人有23對(duì)染色體，超過30億個(gè)堿基對(duì)，目前已知編碼了2萬個(gè)基因（人類基因組計(jì)劃是個(gè)大工程，已于2003年完成）。關(guān)鍵是每個(gè)人99.9%的基因序列都是一樣的，顯然測(cè)出全部DNA序列的方法太笨了，需要選幾個(gè)有個(gè)性的。

巧了，這些有個(gè)性的偏偏還不是有編碼意義的序列，也就是被排除于2萬個(gè)基因之外。它們簡(jiǎn)稱STR（short tandem repeat），中文名為短片斷重復(fù)序列?！岸唐瑪唷笔怯?～6個(gè)堿基構(gòu)成的，具體的重復(fù)數(shù)，每個(gè)人不太一樣。在DNA比對(duì)中，只需要把這些STR位點(diǎn)大量擴(kuò)增，再比對(duì)嫌疑人與現(xiàn)場(chǎng)樣本的STR重復(fù)數(shù)是否相同就行了。目前用于比對(duì)分析的STR位點(diǎn)共有20個(gè)。如此便能精確對(duì)標(biāo)，大大減小了工作量。假如把每段STR比作一顆彩虹糖，那么每袋糖里黃色、綠色、橙色糖豆的數(shù)量各不相同。

如果警方一通比對(duì)，發(fā)現(xiàn)懷疑錯(cuò)了人，又該怎么辦？

建立DNA數(shù)據(jù)庫

FBI有個(gè)指紋數(shù)據(jù)庫，the Integrated Automated Fingerprint Identification System （IAFIS）。如果在現(xiàn)場(chǎng)采集到了指紋，數(shù)據(jù)庫經(jīng)過1天左右的分析，就能給出20個(gè)配型類似的候選對(duì)象——可能匹配人群中的任何人。這就相當(dāng)于直接幫警方框定了調(diào)查對(duì)象。我們可以用類似的思路，訪問DNA數(shù)據(jù)庫嗎？這就是DNA分析難用的地方了。FBI也有DNA數(shù)據(jù)庫，簡(jiǎn)稱CODIS，里面的每個(gè)人都收錄著20個(gè)STR位點(diǎn)序列。問題是，大部分民眾的信息并不存在于CODIS中，只有那些已經(jīng)被警察機(jī)關(guān)定罪、有前科的人，才會(huì)被收錄。我國(guó)警方也有這樣的數(shù)據(jù)庫，信息采集也是類似的流程。世界上最大的國(guó)家DNA數(shù)據(jù)庫在英國(guó)，里面有超過600萬份檔案，只覆蓋了英國(guó)10%的人口。

為什么不像指紋那樣，建立全民DNA數(shù)據(jù)庫？基因信息算是終極個(gè)人隱私，它的收集和使用將涉及倫理和法律等諸多問題。其實(shí)，這樣的信息倒也容易拿到。自20世紀(jì)50年代起，英國(guó)出生的嬰兒會(huì)留下自己的血液樣本，主要用途是篩查是否患有遺傳病。這些信息被存儲(chǔ)在格思里卡上，其中的基因信息在2004年印尼海嘯中幫助確認(rèn)了一名喪生的英國(guó)人身份。但是，格思里卡的用途上，并沒有規(guī)定用于法醫(yī)鑒定這一項(xiàng)。假如通過數(shù)據(jù)庫檢索，現(xiàn)場(chǎng)的DNA樣本沒有在數(shù)據(jù)庫中找到匹配項(xiàng)，那么DNA比對(duì)之路走起來就沒那么順暢了。還好這DNA說到底是遺傳物質(zhì)，這一點(diǎn)還大有文章可做。隨著數(shù)據(jù)庫的不斷擴(kuò)大，萬一罪犯的某個(gè)直系或者旁系血親在警方的DNA數(shù)據(jù)庫里留下了信息，豈不是也可以順藤摸瓜調(diào)查出來？前文提到的南醫(yī)大殺人懸案，正是用這樣的思路告破的。而且是遺傳高度保守的“Y染色體”，只傳男不傳女，在整個(gè)家族的男性中都一樣。

目前的第二代測(cè)序技術(shù)更強(qiáng)大了，DNA刑偵定會(huì)有更大的用武之地。上學(xué)的時(shí)候老師說：21世紀(jì)是生物的世紀(jì)。嗯，現(xiàn)在我信了。

（本文經(jīng)授權(quán)轉(zhuǎn)載自“把科學(xué)帶回家”微信公眾號(hào)，有刪節(jié)）