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「中國四大謎案」之首,白銀案的真兇靠什麼技術被鎖定?

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在今天的推送之前,科通君先要向各位致歉。在昨天的兩篇推送文章中,分別出現了不該出現的差錯。其中在《國家專項「總工程師」萬建民院士:下一個上餐桌的轉基因食品會是啥》的導語中,誤將「玉米、大豆等居第二」寫成了「玉米、大米等居第二」;在《「天空二號」將於近日擇機發射,媒體科學沙龍邀權威專家解讀》中,誤將「天宮二號」誤寫成了「天空二號」。

天上飛的地下種的都犯錯,科通君實在太不應該了,正在面壁思過!再次向各位致歉,並感謝各位指出錯誤。希望大家一如既往支持我們,積極報名參加我們的活動哦!


塵封28年,「中國四大謎案」之首白銀連環案終於告破。茫茫人海,DNA-Y染色體檢驗技術如何幫助警方鎖定真兇?它還曾用於尋找曹操後人。


文/記者 李晶 圖文編輯/陳永傑


採訪專家

鄧亞軍(北京中正司法鑒定所所長)


8月26日,被稱列為「中國四大謎案」之首的白銀案終於告破,從最初犯案到而今案情終於告破已然過了整整28年。根據警方披露,警方通過DNA-Y染色體檢驗,經過指紋比對和DNA進一步比對,最終確定了犯罪嫌疑人高承勇。

「中國四大謎案」之首,白銀案的真兇靠什麼技術被鎖定?



白銀連環殺人案嫌疑人高承勇

DNA-Y染色體檢驗技術到底是一項什麼技術呢?這項聽起來不那麼陌生的技術,為何「遲到」了28年?該技術在刑事偵查過程中扮演了什麼角色?


父系遺傳標記指明破案方向


遺傳物質基因的載體,就是我們熟知的染色體。人體的每個細胞內都有23對(46條)染色體,其中22對(44條)是常染色體,還有1對(2條)是性染色體。性染色體攜帶的是性別遺傳基因,包括X染色體和Y染色體。女性的性染色體為XX,男性的性染色體則為XY。因為一個正常的染色體只有一個DNA分子,因而我們可以通過DNA檢測染色體。「白銀案」中提及的DNA-Y染色體檢驗,是DNA檢驗的其中一種,針對的就是這條具有生物個體性別的性染色體,而且適用於男性。


北京中正司法鑒定所所長鄧亞軍告訴北京科技報,「其實,DNA-Y染色體檢驗並不是新技術,在親子鑒定中已經應用很多年。不過DNA-Y染色體檢驗有父系遺傳特點,因而可幫助警方發現案犯所在的家族,進而縮小排查範圍。」

「中國四大謎案」之首,白銀案的真兇靠什麼技術被鎖定?


X染色體(左),Y染色體(右)。在性別決定上,XX為雌,XY為雄。


就像中國人的家族譜中只出現男性後代的名字一樣,Y染色體也是只在家族男性中遺傳。父親將Y染色體遺傳給兒子,兒子再將Y染色體遺傳給孫子……,一代代的遺傳下去,因而Y染色體在家族男性中形成了一個遺傳的標記。


通過DNA-Y染色體的檢驗可以發現這個遺傳標記,並確認是否屬於同一父系關係,但雙方更具體的關係,如爺孫、叔侄、兄弟,還是父子等,就需要進一步檢測,比如再做一個常染色體的STR檢測。

以「白銀案」為例,警方在案發現場取得了案犯的DNA數據,但缺少同一比對對象,因而形成積案。假定警方可取得案犯父系某一人的DNA-Y染色體檢測結果,此結果與Y-STR基因資料庫進行比對,即可發現兩者DNA-Y染色體高度吻合,從而確定兩者屬於同一父系親緣關係。


根據這一線索,警方可以大大縮小排查範圍,再取得該家族中的高度懷疑的某一個或幾個嫌疑人的血液資料,進行常染色體-STR的進一步檢驗。通過檢測,並與案發現場遺留的DNA樣本進行比對,即可做出是否同一的認定。


換言之,DNA-Y染色體檢測可將案犯的排查範圍縮小到某一家族的男性群體,因而它成為了「白銀案」破案的關鍵轉折點。


如何檢驗Y染色體?

「中國四大謎案」之首,白銀案的真兇靠什麼技術被鎖定?



Y-STR資料庫智能家系分析工具,可根據樣本之間的父系血緣關係自動生成家系圖,每個家系可以選擇一個男性的Y-STR作為該家系的Y-STR,最後形成家系成員關係圖


DNA-Y染色體檢驗主要包括STR和SNP兩個遺傳標記,其中Y-STR檢測當前使用較為廣泛。STR(ShortTendom Repeat)是短串聯重複序列,廣泛存在於高等生物基因組中的一種Y染色體特有的分子標記。


STR也稱為微衛星序列,約佔真核生物基因組的5%。其重複序列串聯排列,核心序列由2~6個bp(鹼基對)構成。在不同的個體內,STR的重複次數不同,因而在群體中構成了多態性,並且其重複次數在不同種族、不同人群間也呈現出顯著的差異性。由於多態性好,位點多,共顯性穩定遺傳等特點,STR被視為理想的遺傳標記,並廣泛用於親緣鑒定和個體識別。


在性侵犯案件中,男性和女性的混合DNA樣本很難通過常染色體STR分析結果,Y-STR分析能排除女性DNA的干擾,得到Y-STR分型結果,且可作為家系特徵的排查工具。


在法醫學領域,較早開始使用Y染色體STR基因分型技術,Y-STR也是目前法醫學鑒定中常用的DNA遺傳標記,特別是在混合斑(血液/精液;陰道液/精液;血液/血液;血液/唾液;精液/精液等)的鑒定方面可發揮很大作用。

「中國四大謎案」之首,白銀案的真兇靠什麼技術被鎖定?



Y-STR檢測技術幫助公安技術人員追查犯罪嫌疑人


具體來說,Y-STR檢測會選取數個STR位點,可獲得單倍型,即某個人或家族的特有基因條碼。所謂基因條碼,就是同一人不同位點間長度不同,不同人同一位點可能不同,因而具有多態性。假設某人特有的基因條碼,與Y-STR資料庫中信息發生比對。若檢索出一致的基因條碼,可以推斷兩者屬於同一父系家族。


那麼,Y-STR檢測就一定準確嗎?確切的說,檢索出相同Y-STR條形碼(單倍型)的概率極低;即使遇到,也可以通過增加標記位點進一步排查。在實際應用中,一般會選擇多態性好,擴增穩定性好的標記,且標記數據可根據需要增加,一般不會出現錯誤判斷。


遺留DNA為何28年才對上?


1988年至2002年期間的「白銀案」中,警方在案發現場收集到腳印、指紋、精液等線索,甚至畫出案犯的模擬畫像。既然有案犯的指紋,DNA等物證信息,為何破案等了28年?

「中國四大謎案」之首,白銀案的真兇靠什麼技術被鎖定?



警方利用技術手段繪製白銀案犯罪嫌疑人照片


實際上,白銀警方曾幾次進行排查,收集當地指紋和DNA信息,累計人數16萬,但案件仍然沒有結果。儘管基因技術已經廣泛用於刑偵破案,但此前的技術運用有一個限制性的前提,就是要提取到疑犯本人的基因數據,才能做出個人的比對。換言之,如果案犯在作案後不再生事,從未被警方控制過,因其沒有案底,即使警方獲得案發現場的DNA,也是無從比對的。


近年來,公安系統開始在常染色體STR基因庫基礎上,建設Y-STR基因庫,根據Y染色體父系遺傳、同一家族中男性個體的Y染色體STR分型檢驗結果完全一樣的特點,更加有效的發揮DNA技術的威力。


為公安部門提供Y-STR資料庫系統的海鑫科金公司相關負責人告訴北京科技報,隨著檢驗數據的不斷積累,Y-STR DNA比對技術將成為繼指紋、視頻、DNA等破案方法後又一重要技術手段,成為常染色體 STR 庫的有益補充,並為陳年舊案的突破帶來轉機。Y-STR資料庫智能家系分析工具,可根據樣本之間的父系血緣關係自動生成家系圖,每個家系可以選擇一個男性的Y-STR作為該家系的Y-STR,最後形成家系成員關係圖。Y-STR建庫後期可實現區域內各地Y-STR數據基礎庫,形成家系電子地圖,提供偵查線索。


他們提供的Y-STR資料庫系統也曾相繼破獲內蒙古赤峰錫林郭勒特大持槍搶劫金店案、雲南保山強姦案、山東東營強姦案、「2005.03.04」命案等多起積壓多年的命案積案、「9.29」殺人碎屍案等公安廳掛牌命案以及多起強姦、殺人、入室盜竊等案件。


不僅能破案,還能找祖先


Y染色體的「父系遺傳」特點,不僅僅應用在警方縮小刑偵範圍、排查嫌犯的過程中,也被科學家用於研究人類的進化和起源。


20年前,科學家曾通過檢測Y染色體的19個單點突變Y-SNP位點,將全世界的人類分成幾大類,並研究出Y染色體最早起源於20萬年前東非晚期一名智人男子,也就是「生物學亞當」。


隨著分析技術的發展,2005年左右,Y染色體已經檢測出400多個位點,進而可通過Y染色體特異區分不同語系、民族類群等。假設再往下細分,Y染色體檢測數百萬個位點,則可將關係細化到縣、村鎮、家族等。


儘管,目前還未達到這樣的技術水平,但人類學家並未停止另一個方向的探索——尋找歷史人物的家族圖譜。復旦大學生命學院人類學系教授李輝曾帶領團隊通過Y染色體多位點檢測,研究曹操家族基因課題,發現曹操後代分布在中國廣東、安徽等九個區域。同樣的檢驗技術,還被成功用於尋找孔子的現代後裔中。

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復旦大學李輝團隊利用Y-STR檢測技術尋找曹操的後裔


李輝曾表示,研究Y染色體的最大目標是追溯人類起源,尋找中華文明的起源,推演中華民族的一體化過程。他相信從古代樣本中找到DNA來推演人類的進化過程,最後的結果就是全國的男性關係都可以用一張圖來表示。


參考資料:


[1]張羽.Y染色體的分子結構和多態性研究與應用.[A].2009 年4 月


[2]李揚. STR在同胞鑒定中的應用及河南漢族7個Y-STR遺傳多態性. [J].《鄭州大學》, 2007


[3]唐駁虎.白銀案告破背後,是基因科學又一次飛躍[Z]. 鳳凰新聞客戶端


[4]張晶.這項「黑科技」除了能破「白銀案」還能找到祖宗[Z].新浪新聞


(本文由北京科技報社全媒體中心采編製作,原創作品,未經授權謝絕轉載。新媒體編輯/黃珊)


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