DNA辨臉識真兇
罪犯非常謹慎,沒有留下一點痕跡。在兇案現場,偵探們細心查找,終于找到了一根頭發。法醫從這根頭發的發根提取到了極其微量的DNA,通過放大技術,成功獲取了嫌疑人的完整DNA。
責任編輯:朱力遠
左圖為通過DNA的推測圖。右圖為真人圖。
美國和荷蘭的科學家在一篇論文中指出,性別、種族、基因所導致的臉部差異可以通過他們研發的一個新系統做出關聯性分析,這項成果有可能已經為從DNA推測人臉鋪平了道路。
罪犯非常謹慎,沒有留下一點痕跡。在兇案現場,偵探們細心查找,終于找到了一根頭發。法醫從這根頭發的發根提取到了極其微量的DNA,通過放大技術,成功獲取了嫌疑人的完整DNA??赡芸淳穗娨晞』蛘咦x罪案小說的人都多少有所了解,我們每個人的DNA都是不一樣的,通過DNA的對比,就可以找出真兇。
比起指紋,DNA更加準確更加有力。偵探們歡欣鼓舞,將DNA數據送交數據庫。與數據庫中保存的既往罪犯的DNA做比對。然而,結果讓人失望?,F場獲取的DNA沒有與數據庫中的DNA匹配上,也就是說罪犯不是慣犯,沒有案底。案子陷入僵局,最終成為無法破獲的懸案,罪犯依然逍遙法外。
有DNA卻無法抓到罪犯,真是很遺憾。但是在現實中這卻是一種常見現象。
如果警察能通過這個DNA再現罪犯的臉,逆推出罪犯的相貌,通緝令一出,罪犯就無可逃遁了。
這似乎是科幻電影里的內容。但是實際情形卻比你想象的更接近現實。
眼睛,頭發,種族
自從科學家發現了DNA以來,對DNA的研究和利用已經廣泛存在于幾乎所有行業,為我們的衣食住行提供了莫大的幫助。但最為普通人熟知的恐怕就是電視劇里警察使用DNA給罪犯定罪。
科研人員已經開始更進一步了:利用DNA推測嫌犯特征。亞利桑那州大學的研究人員通過分析1000名大學生的DNA,發現5個基因決定了76%的頭發顏色,75%的眼睛顏色,和46%的皮膚顏色。同樣的研究在荷蘭也推出類似的結論。他們分析了超過6000名志愿者,發現僅僅6個基因就可以預測褐色眼球精確度達93%,而預測藍色眼睛精確度達91%。
這些技術現在已經走出了實驗室,開始幫助警方破案了。
2004年3月11日,西班牙馬德里的地鐵大爆炸案,不知道還有多少人記得。那場震動世界的恐怖活動殺死了191個人。一個月后,嫌犯面對警察包圍,炸毀了自己的公寓和自己,讓他們的背景組織無可追蹤。然而,基因學家出手了。2007年,Santiago de Compostela大學的法醫基因學家通過現場遺留的牙刷提取到的DNA,推斷出嫌犯來自北非,隸屬于伊斯蘭極端組織。之后從嫌犯家屬身上提取到的DNA對比得到了證實。他們甚至從現場遺留的車子里提取的DNA推測出其中一位是藍色眼睛,以及黑棕色的頭發。
2004年,美國路易斯安那州警察遇到一系列殺人案。有現場目擊證人向警方報告嫌疑人是個白人男子。所以警方最初的注意力放在白人身上。但隨后法醫從現場提取的DNA斷定嫌疑人是黑人男子。之后兇嫌落網,證實了DNA是正確的,是個黑人男子。
從DNA推測人種、眼睛顏色或者頭發顏色相對比較容易。但是,如果嫌疑人是混合種族,也就是混血兒的話,利用DNA推斷種族或者膚色就不是那么管用了,得到的結果可能就是模糊不清、沒有用的?;趯惱淼目紤],德國不允許警方利用DNA推測嫌疑人的種族或者身體特征。美國幾個州,像印第安納州,懷俄明州,也有同樣的規定。英國和荷蘭則是允許的。
推測人臉
因為這些局限,基因學家和法醫學家們開始著手更大的挑戰:用DNA推導人臉特征。
用DNA的基因片段推測千變萬化、微妙且具體的臉部特征是個困難得多的工作,挑戰巨大。
2012年,荷蘭Erasmus大學醫學中心科研人員試圖從DNA找出決定臉部特征的決定性基因,用來推測人臉。他們收集了1萬名歐洲人的DNA,然后用核磁共振給這些人的頭部臉部掃描,獲得3維頭像數據,以及每個人照片的臉部特征。兩相比較分析,經過繁雜的計算后,結果發現5個基因的差異會決定個人的臉部一些鮮明的特征。比如其中一個叫做TP63的基因會決定兩眼的距離,這個基因的差異會導致眼距相差9毫米。另外的基因決定了眼睛和鼻梁的距離,或者鼻子的長度,以及下頜骨的寬度。
盡管這些基因能夠決定人臉的一些特征,但這一研究跟文章開頭的科幻場景依然相去甚遠。
美國賓夕法尼亞州立大學和比利時Leuven大學的基因學家和影像學家們決定解決這個問題。
他們召集了600位志愿者。志愿者經過精心挑選,這些人都是有歐洲或者西非血統。因為歐洲人和西非人的臉部特征迥然不同,通過分析他們可以獲得更多的情報?;驅W家們采集了志愿者的DNA,然后利用醫學成像技術掃描出頭部的三維圖像,開始分析這些龐大的數據,目的是找到與臉部9個鮮明特征相關的基因來。這9個特征包括眼距,鼻尖角度,鼻梁挺拔程度,眼睛大小,臉部寬窄等等。而比利時的科學家們則利用計算機在志愿者的頭部三維圖像上標識了7000個點,精確計算三維的位置,然后與基因數據相比較,試圖找出這些臉部點陣的三維位置與基因差異的關系來。
接下來,科研人員們選取了76個已知如果突變會導致臉部某些特征異常的基因。理由是如果這些基因變異會導致臉部異常,那么這些基因在正常狀態下也許就是調控這些顏面特征的。通過比較它們之間的微妙差異,也許就能解開臉部特征的密碼。經過繁復龐大的對比,他們從這些600個志愿者的DNA里找到了20個基因的24種差異,這些差異顯示能調控臉部形狀和特征,從而可以利用這些DNA信息逆推出DNA所有人的臉部標志。
最終,他們推導演算出一個通過使用DNA推測人臉的系統。這個研究發表在2014年3月20日的科學雜志《PLOS基因學》上。文章作者指出:性別、種族、基因所導致的臉部差異是可以通過他們這個新的系統做出相關性的聯系,也就為從DNA推測人臉鋪平了道路。作者強調指出,這個系統最直接、最有效的用途就是法醫,但也可能被用來推測遠祖人類的相貌,甚至是已經滅絕了的人類分支。利用人類祖先的化石中提取到的DNA,重現原始人類的臉。
盡管這還是初步階段,推測的人臉不一定正確。當地警察們聽到這個消息,已經無法安坐了,因為這對于他們解開許多的死案將會是極大的幫助。因為每個警局都積壓著大量無法破解的罪案,通過DNA推測罪犯的臉部特征實在是太迫切需要了。賓夕法尼亞的警察們已經開始和他們合作,希望通過這個系統破獲兩起強奸案。
女記者現身說法
為了驗證這個系統的準確率,美國的《新科學人》雜志社特地使用23andMe基因測序公司提取了他們一位年輕女性記者的DNA并測序,然后將這個DNA信息傳給了賓州大學的科學家們,請他們通過DNA推測這位女性的樣子。左上方這張圖就是結果。上面是計算機推測的臉貌,下面是真人的照片。不能說是完全吻合,但是考慮到這是從DNA信息推導出來的臉部再現,可以說已經是非常驚人了。
他們計劃的下一步是測試更加大量的人群樣本,以確保這些發現的基因決定因素是可靠的。他們樂觀地估計,5到10年后這項技術將會出現在各個警察局,幫助警探們抓獲罪犯。如果這成為現實,將會是所有罪犯的噩夢降臨。
比預期的復雜
這篇文章發表后,一些基因學家也表示了謹慎和不那么樂觀的態度。
上海生物研究所的科研人員也在做類似的工作。他們在2013年底發表在《PLOS計算生物學》雜志的文章顯示,IRF6基因能決定漢族人的嘴巴形狀。但是在《自然》雜志的采訪中,他們認為這個遠比預期的復雜得多。沒有單個的基因能決定鼻子是大是小,甚至連生長的環境和氣候也會導致臉部特征發生改變,所以很難用基因來預測人臉的細節。
而其他的研究甚至顯示,即便是身高這個顯而易見的特征,都不太可能從基因里推測出來。人體每個細節都可能是多個基因聯合作用的結果。而且,臉部預測使用的基因信息也需要來自于足量的高質量的DNA,而這在罪案現場往往是非常難于獲取的。
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