Y-STR方法首次成功應用！它「神」在哪兒？

（專家：馬潤林，中國遺傳學會專家、中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究員、博士、博士生導師，文章來自科普中國頭條創作與推送）

近日，懸而未決的甘肅白銀系列強姦殺人案件宣布成功告破，真兇高承勇這個系列殺人狂終於在逍遙法外28年之久後被捕歸案。公安機關最後緝捕真兇的技術簡稱為Y-STR技術。幫助據信該技術是我國在破解疑難懸案方面的首次成功應用。那麼這個技術到底「神」在哪兒？

（圖片來源網路）

何為Y-STR技術？

Y-STR的中文意思為Y-染色體DNA連續重複片段，是英文Y-ChromosomeShort Tandem Repeat的縮寫。該技術就屬性而言是一種人類個體遺傳基因的檢測和識別技術。要搞清楚它「神」在哪兒，首先要知道它具體是怎麼一回事兒。這還得從什麼是STR，即DNA連續重複片段說起。

STR（ShortTandem Repeat）就是大家可能聽說過的DNA指紋。生物遺傳基因在其DNA序列上存在兩個或三個鹼基連續多次重複的現象，簡稱為STR。大家知道我們人類的遺傳基因DNA在化學上由脫氧核糖核酸組成，單個鹼基通常被A、G、C或T這四個字母表示。實際上，地球所有生物的遺傳基因在AGCT鹼基構成層面是完全一樣的，所不同的是每一個物種的鹼基排列順序不一樣。開始於上世紀80年代的人類基因組計劃的直接目標就是準確給出這些核苷鹼基的排列順序，人類基因組的序列已經準確測出，鹼基總數30億個左右，分布在23條染色體上。上世紀70年代科學家就發現，幾乎所有高等生物的DNA序列中廣泛分布著簡單串聯重複序列，如CACACA，或GACGACGAC，少則串聯十幾次，多則上百次。有趣的是這些串聯重複序列（學術上也叫微衛星）的確切生物學功能至今未知，不少科學家至今仍在潛心研究並先後提出了多種假說。然而，科學家很快發現這些簡單重複序列的重複次數在個體間變異幅度很大，甚至同一基因位點在同一家庭兄弟姐妹間就有差異，成為區分個體的重要遺傳標誌。這種鹼基水平的差異可能與DNA在複製時這個區段容易出現滑動錯誤有關，變異程度相對最高。歪打正著，在實踐中非常有用的DNA指紋技術從此誕生了。科學家後來發現，不僅人類，幾乎全部高等動物和植物都有這類DNA序列重複。DNA指紋作為一種精確的基因位點識別技術現在被廣泛應用於人類、動物、植物物種或品種標記或識別，在公安破案上已經被越來越多地應用。

而Y-STR則特指僅存在於人類男性體內Y-染色體DNA上的簡單重複序列。人類除了有22對常染色體，還有一對決定性別的性染色體，即X染色體和Y染色體。男性的性染色體配對是XY型，女性是XX型。人類個體的性別在精子與卵子結合的那一剎那間被決定。受精時如果一個含Y染色體的精子攻入一個卵子，這個受精卵將會發育成男孩，反之一個X精子與一個卵母細胞結合則會是女孩。說到這裡大家就知道了，原來Y-STR技術是一種專用於識別男性或雄性個體的DNA指紋技術。這項技術神就神在它能夠以極其高的準確概率識別樣本中（組織、細胞、血液、體液、頭髮、甚至指紋）的Y-STR重複狀態，只要有對比資料，就能科學無誤地判定二者是否為同一個體。

神奇之處：Y-STR在公安破案中可以大幅縮小破案範圍至犯罪嫌疑人的父系家族

Y-STR神奇的地方就在於公安破案中可以大幅縮小破案範圍至犯罪嫌疑人的父系家族。Y-染色體只傳男性不傳女性。同一父系家族的直系父子或旁系兄弟之間，Y-STR通常變化極小或沒有變化，其變異率遠遠低於非同系男性之間，這就為依賴Y-STR分型鎖定範圍提供了科學依據。實際上，甘肅白銀案就是靠犯罪嫌疑人堂兄因盜竊犯罪留下的Y-STR證據與上述白銀案犯罪現場獲得的同類證據資料對比而找到真兇的。因為在鎖定的高姓嫌疑人中，唯有真兇高承勇有作案條件。在我們國家還沒有建立起高覆蓋率的DNA指紋庫，特別是Y-STR庫之前，這不能不說是神奇或幸運，具備一定的偶然性。

當然除了Y-STR技術，與之平行的還有人體指紋和相貌特徵識別技術，包括人眼瞳孔識別技術也是非常有用的精確個體識別技術。這些技術除了公安破案，在其他如人員特定場所出入、保安、保密、資格認定、救援辨別等已經在開始實際應用，可以大大提高效率。這些技術的綜合應用非常有助於提高公安案件偵破效率，有效彌補單一技術資料庫容量不足的缺陷。可以設想，如果一個國家建立起一個全民覆蓋的這類資料庫，絕大多數需要個體識別的各類公安或非公安案件幾乎可以在資料對比的瞬間得到科學答案。

編輯：紀阿黎

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