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《社會傳真》用DNA做身分鑑識

複製DNA時,新合成的DNA和原版DNA有完全相同的序列。利用PCR反應,可以把證物DNA的量增多千百萬倍。(圖片摘自FBI網頁) 複製DNA時,新合成的DNA和原版DNA有完全相同的序列。利用PCR反應,可以把證物DNA的量增多千百萬倍。(圖片摘自FBI網頁)
紐約大學科學家嘗試從酵母著手,培養完全人造的DNA。(美聯社) 紐約大學科學家嘗試從酵母著手,培養完全人造的DNA。(美聯社)

辦理身分證明時,容貌、身高、性別、指紋等都是重要資料。在法醫學上,牙齒也是重要特徵。但這些體表的特徵,都可用人工方法加以改變,所以都不是絕對可靠的。每個人獨一無二的特徵是細胞裡的DNA,所以現在的趨勢是用DNA鑑識身分。從DNA上看性別,可說是一目瞭然,不是外科手術所能改變的。當年白宮實習生陸文斯基說柯林頓總統在她的藍色洋裝上留下了污點,國會必須調查這話的真偽,由聯邦調查局負責比對DNA來決定,結果達成使命。

現在分析DNA的方法更為進步,除了有助治安,也使個人基因分析漸漸普及。DNA這名詞因而進入日常生活,成為談天的話題。DNA分析給人的第一印象是它法力無窮,常有新聞報導說,用DNA分析使某某人得以認祖歸宗,或是使某件懸案終於偵破。DNA分析這麼神奇,到底是怎麼回事呢?我們或許可以用下面兩個故事來加以說明。

●傑佛遜總統和莎莉曾生兒育女嗎

美國獨立宣言起草人和第三任總統湯瑪士傑佛遜(1743-1826)是出色的政治家,但在總統任內就有傳聞說他和黑奴莎莉海明斯(1773-1835)生兒育女。傑佛遜夫人在1782年(33歲)逝世,只有兩個女兒長大成人。黑奴莎莉和傑佛遜夫人同父異母,是傑弗遜夫人的陪嫁。莎莉在傑佛遜家中長大後當保姆、做針線活、和照顧主人起居。莎莉至少生育了六個子女,傑佛遜賦予自由的幾個奴隸是莎莉的子女和她的近親。雖然有許多旁證顯示傑佛遜是莎莉幾個子女的父親,但要到 1998年經過Y染色體DNA 比對,才相當確定傑佛遜是莎莉小兒子的父親,不過也有持異議的人。但今年7月初新聞報導,在維吉尼亞州蒙地賽羅傑佛遜家的考古挖掘中發現,莎莉的住房就在傑弗遜臥室的隔壁,這件懸案大概可以告一段落了。

●誰殺了13歲的女孩雅拉

在 2010年 11月26日,13歲的義大利女孩雅拉(Yara Gambirasio) 在自家附近失蹤,雅拉的家位於米蘭北方,阿爾卑斯山下一個安靜的小城。雅拉失蹤兩小時後,她母親打電話到雅拉的手機,但電話被直接轉到留言,她父親很快就向警方報案。當地警察很努力的利用警犬和手機通話記錄追查周圍可疑的地區和人,但是線毫沒有進展。犯罪新聞是義大利電視上的熱門,這件案子很快就受到總統、內政部長、和全國的注意。

三個月後,雅拉的屍體在離家十公里外的一處草叢中被發現。雅拉沒有被性侵,但她似乎曾和兇手搏鬥,受傷後被拋棄在野外,因而死亡。雅拉的手機不見了,但電池還在。兇手身上顯然有傷口,在手機電池上留有血跡。雅拉的手套和短褲上也有不屬於她的血跡,從血跡抽取到的 DNA 顯示出兇手是男的,這DNA就成為辨認兇手的關鍵證物。

警方在當地採取了許多居民的 DNA,發現其中一個男子應是兇手的近親,但這人當地的親人中沒有兇手。警方替這人做了一份完整的族譜,上溯300年。從這族譜推論出這人住在山區的一個伯父可能是疑兇的父親,但這伯父已於1999年死亡,警方從這伯父舔過的兩張郵票背面採得DNA(來自唾液中的口腔黏膜細胞) ,證實這伯父是疑兇的父親。但這伯父的寡妻卻不是疑兇的母親。再經輾轉追查,才發現疑兇的生母原來是這伯父不為人知的情婦,到此得知疑兇是誰。警方於是假裝路檢酒駕,取得疑兇的唾液,經過DNA分析,證實與證物DNA完全相符,第二天就把疑兇逮捕,這時已是2014年6月。再經三年的訴訟,兇手已在今年7月被判終身監禁定讞。

●利用yDNA 辨認父系的原理

在人類的 23對染色體中,第23對是決定性別的。男性的是兩條不同長度的染色體,短的那一條是男性才有的 Y染色體。Y染色體中的DNA叫做yDNA,所帶的基因只有50個 (其他染色體有數百至2千個基因) ,卻是男性所必需。Y染色體在父子間代代相傳,除了極少有的突變,父子一定具有相同的 yDNA,同父兄弟間也是如此,因此分析yDNA雖不能確認一個人,但能認出他的父系。傑佛遜總統伯父的兩支男性後裔(分別是第六和第七代)和莎莉小兒子的第四代男性後裔都能被認出和傑佛遜同屬一個父系。單從 yDNA來看,莎莉的小兒子也可能是傑佛遜總統弟弟或堂兄弟的兒子,但有許多旁證說明莎莉的小兒子最可能是傑佛遜總統的兒子。在雅拉命案中,利用 yDNA 找出兇手的生父是破案的關鍵之一。

●利用mtDNA 辨認母系的原理

除了細胞核,每一個人體細胞還含有約100個粒線體。粒線體內有它特具的DNA,叫做mtDNA。mtDNA只帶20多個基因,但這些基因負責人體的能量供應,所以粒線體被稱為人體的發電廠,非常重要。每個人的粒線體從母親的卵傳來,mtDNA極少改變,而且在每一個細胞中約有500條mtDNA,是法醫和考古學者辨認骨骼時的重要 DNA來源。母親和子女的 mtDNA完全相同,代代如此。mtRNA不能用以確認一個人,但是能認出一個人的母系。在雅拉命案中,從分析mtDNA幫助認出了兇手的生母。FBI設有一個用mtDNA作鑑識工具的單位,可見其重要性。

●分析DNA中的SNP或STR可確認身分

採集到的證物DNA通常是極微量的,在雅拉命案中,從兩張郵票背面的唾液中也能取得DNA,認出兇手的生父。對於微量的DNA,先得把它照原樣複製,有一種叫PCR的方法可以把DNA的量增多千百萬倍,這樣才有足夠的量做各種分析。在證明一個人是證物 DNA的來源時,必須把這人的DNA和證物DNA比較,要兩者的序列完全相同才能確認。但DNA是極長的分子,要比較整個序列是高難度的工作。幸好人類DNA的序列大同小異,每個人特有的序列就是那小異的部份。根據數學分析,只要比較一部分的小異之處,就能確認一個人。

一個人DNA的特點在於其所具有的SNP(single nucleotide polymorphism;是DNA序列中單一位置上的差異)和STR(short tandem repeats;是DNA序列中一處處重複出現的相接短鏈)。SNP和STR散布在DNA各處,只要選擇適當數目的 SNP或 STR 來做比較,就能從證物DNA追查到事主。在 DNA分子上,基因與基因之間有漫長的DNA間隙,它們的生理功用還不清楚。現在做身分鑑識時,多選用位於基因間隙的STR做比較,以免過分侵犯個人隱私。在1998年柯林頓總統的醜聞案中,分析的是 SNP。在2010年的雅拉命案中,分析的已經是 STR。分析STR所得結果的精確度高於分析SNP的。今年起,FBI利用20種STR來比對DNA (以前是13種)。這樣用DNA辨識出的人,在全球人口中是獨一無二的,這種精確性實在驚人!(作者為維州理工大學退休生物化學教授)

考古學家能從遺骸提取古人的DNA。(TNS) 考古學家能從遺骸提取古人的DNA。(TNS)
DNA辨識技術愈來愈進步。(美聯社) DNA辨識技術愈來愈進步。(美聯社)
考古學家能從遺骸提取古人的DNA。(TNS) 考古學家能從遺骸提取古人的DNA。(TNS)
紐約藝術家哈格柏從DNA來複製人的面貌。(路透) 紐約藝術家哈格柏從DNA來複製人的面貌。(路透)
紐約藝術家哈格柏從DNA來複製人的面貌。(路透) 紐約藝術家哈格柏從DNA來複製人的面貌。(路透)

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