如何利用DNA破案

比鄰星

找到那一滴血

指紋只存在于指尖，你身上的每一個細胞里都有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場留下點什么，好比說一根連著毛囊細胞的頭發，一滴血，少許精液或者頭皮屑。只要有細胞在，就有提取出DNA的可能性。在法醫學領域有一個重要的職業——犯罪現場調查員（CSI）。或許你的法醫啟蒙正是來自那部同名美劇，但現實中的CSI更接地氣——他們會出現于案發現場記錄、泡在法醫實驗室里檢測。然而并不會與犯人直接接觸，或者說，不參與推理、審訊、抓捕。這是個絕對理性的職業，其使命就是記錄下真實的現場，還原鐵證。

美劇《犯罪現場調查》（第一季） 劇照

我猜你應該沒有試過用紫外燈照射過自己的口水和尿液。事實上，這些體液都是自帶熒光的物質，比如尿液、精液、唾液。CSI會將黑光燈（能發出紫外線的燈）、藍色LED手電、綠色LED手電等配合特定顏色的濾光片使用。這是因為在不同波長的激發光下，體液會釋放出特定顏色的熒光。

尋找現場的DNA，有時需要點特殊手段。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場，看上去干凈的表面在藍光下就是另一番景象了。

注意，血液是不發熒光的。但如果你是個刑偵迷，應該已經知道，噴灑魯米諾溶液可以讓血跡顯出藍色熒光。

比對哪段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技術擴增。小編曾是一名生物狗，圈內流傳著這樣一句話：“少壯不努力，長大PCR。”這只是句調侃，大意是講PCR技術在實驗室中已經足夠常見且標準化。

PCR儀，一臺沒有感情的DNA擴增機器

既然這么簡單，是不是只要有了DNA就萬事大吉了？莫急。如果警方已經有了懷疑對象，事情依然可以向下推進。我們需要將現場的DNA序列與嫌疑人的進行比對。你可能會下意識地以為，把現場的DNA序列測出來，再把嫌疑人的序列測出來，用電腦一比，齊活兒。生物狗又要告訴你，全基因組測序成本確實不小。人有23對染色體，超過30億個堿基對，目前已知編碼了2萬個基因（人類基因組計劃是個大工程，已于2003年完成）。關鍵是每個人99.9%的基因序列都是一樣的，顯然測出全部DNA序列的方法太笨了，需要選幾個有個性的。

巧了，這些有個性的偏偏還不是有編碼意義的序列，也就是被排除于2萬個基因之外。它們簡稱STR（short tandem repeat），中文名為短片斷重復序列。“短片斷”是由2～6個堿基構成的，具體的重復數，每個人不太一樣。在DNA比對中，只需要把這些STR位點大量擴增，再比對嫌疑人與現場樣本的STR重復數是否相同就行了。目前用于比對分析的STR位點共有20個。如此便能精確對標，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、橙色糖豆的數量各不相同。

如果警方一通比對，發現懷疑錯了人，又該怎么辦？

建立DNA數據庫

FBI有個指紋數據庫，the Integrated Automated Fingerprint Identification System （IAFIS）。如果在現場采集到了指紋，數據庫經過1天左右的分析，就能給出20個配型類似的候選對象——可能匹配人群中的任何人。這就相當于直接幫警方框定了調查對象。我們可以用類似的思路，訪問DNA數據庫嗎？這就是DNA分析難用的地方了。FBI也有DNA數據庫，簡稱CODIS，里面的每個人都收錄著20個STR位點序列。問題是，大部分民眾的信息并不存在于CODIS中，只有那些已經被警察機關定罪、有前科的人，才會被收錄。我國警方也有這樣的數據庫，信息采集也是類似的流程。世界上最大的國家DNA數據庫在英國，里面有超過600萬份檔案，只覆蓋了英國10%的人口。

為什么不像指紋那樣，建立全民DNA數據庫？基因信息算是終極個人隱私，它的收集和使用將涉及倫理和法律等諸多問題。其實，這樣的信息倒也容易拿到。自20世紀50年代起，英國出生的嬰兒會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了一名喪生的英國人身份。但是，格思里卡的用途上，并沒有規定用于法醫鑒定這一項。假如通過數據庫檢索，現場的DNA樣本沒有在數據庫中找到匹配項，那么DNA比對之路走起來就沒那么順暢了。還好這DNA說到底是遺傳物質，這一點還大有文章可做。隨著數據庫的不斷擴大，萬一罪犯的某個直系或者旁系血親在警方的DNA數據庫里留下了信息，豈不是也可以順藤摸瓜調查出來？前文提到的南醫大殺人懸案，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，在整個家族的男性中都一樣。

目前的第二代測序技術更強大了，DNA刑偵定會有更大的用武之地。上學的時候老師說：21世紀是生物的世紀。嗯，現在我信了。

（本文經授權轉載自“把科學帶回家”微信公眾號，有刪節）