Судебная биология — это применение биологических принципов и методов в расследовании уголовных и гражданских дел. [1] [2] Судебная биология в первую очередь занимается анализом биологических и серологических доказательств с целью получения профиля ДНК , который помогает правоохранительным органам в идентификации потенциальных подозреваемых или неопознанных останков. Эта область охватывает различные подотрасли, включая судебную антропологию , судебную энтомологию , судебную одонтологию , судебную патологию и судебную токсикологию .
Первое зарегистрированное использование судебных процедур относится к 7 веку, когда впервые была установлена концепция использования отпечатков пальцев в качестве средства идентификации. К концу 7 века судебные процедуры использовались для определения виновности преступников. [3] [4]
Одним из первых пионеров в области идентификации личности с помощью биологии был Альфонс Бертильон , также известный как «отец идентификации личности». [5] В 1879 году он представил научный подход к идентификации личности, разработав науку антропометрию . [6] [7] [8] Антропометрия подразумевает использование ряда измерений тела для различения человеческих личностей.
Карл Ландштейнер в 1901 году ввел классификацию человеческой крови по группам: A, B, AB и O. [9] Благодаря этому открытию определение групп крови стало основополагающим инструментом в судебной медицине. [10] [11]
После этого были достигнуты успехи, которые способствовали простоте использования и обнаружения крови, найденной на месте преступления, расширяя применение анализа крови в судебной биологии. Леоне Латтес открыл метод определения группы крови по высохшим пятнам крови в 1915 году. [12] [13] [14] [15] Впоследствии Альбрехт ХО, немецкий химик, в 1928 году разработал люминол , который используется для обнаружения следов крови на месте преступления . [16] [17]
Алек Джеффрис разработал ДНК-дактилоскопию в 1984 году, которая исследует вариации ДНК, которые могут идентифицировать людей. Это стало чрезвычайно полезным не только в судебной науке , но и в разрешении споров об отцовстве и иммиграции. [18]
В 1983 году Кэри Б. Маллис расширил использование ДНК-профилирования, разработав ПЦР (полимеразную цепную реакцию), которая амплифицирует сегменты ДНК in-vitro, даже в следовых количествах. [19] Образцы ДНК, обнаруженные на месте преступления, часто обнаруживаются в незначительных количествах и в деградированном состоянии, а иногда и в смеси с различными жидкостями организма нескольких людей. Используя ПЦР, эти образцы ДНК могут быть амплифицированы для анализа, когда в противном случае они были бы бесполезны. Помимо судебной экспертизы, ПЦР оказала влияние на широкий спектр областей, включая диагностику заболеваний и обнаружение вирусов. [20]
ДНК, или дезоксирибонуклеиновая кислота , является одним из самых популярных вещественных доказательств, которые можно получить на месте преступления. [21] Улики, содержащие ДНК, считаются биологическими вещественными доказательствами и признаны «золотым стандартом» в судебной экспертизе. [22] [23] [24]
Анализ ДНК имеет множество применений, таких как установление отцовства, идентификация неизвестных человеческих останков, прорывы в нераскрытых делах, а также установление связи подозреваемых и/или жертв с частью (или частями) доказательств, местом преступления или другим человеком (жертвой или подозреваемым). [21] [25] [26] [27] Ядерные доказательства ДНК могут быть получены из крови , спермы , слюны , эпителиальных клеток и волос (при условии, что корень все еще цел). [21] Кроме того, митохондриальная ДНК (мтДНК) может быть получена из стержня волоса, кости и корней зубов .
Для использования биологические доказательства должны быть изначально визуально распознаны на месте преступления. Для этого используются альтернативные источники света или усовершенствованный источник света (ALS). [28] [29] После того, как потенциальный источник идентифицирован, проводятся предположительные тесты, чтобы установить, есть ли указанное биологическое присутствие (сперма, слюна, кровь, моча и т. д.). [21] В случае положительного результата образцы собираются и отправляются на анализ в лабораторию, где проводятся подтверждающие тесты и дополнительные тесты. [30] [21]
Для большинства образцов судебной ДНК анализ STR аутосомных коротких тандемных повторов (STR) выполняется в попытке индивидуализировать образец для одного человека с высокой степенью статистической достоверности. [31] [32] [33] [34] Здесь маркеры STR для аутосомных STR используются в судебном ДНК-типировании для отслеживания пропавших без вести, проверки семейных связей и потенциальной связи подозреваемых с местами преступлений. [35]
Лабораторный анализ доказательств ДНК включает в себя выделение образца ДНК , его количественную оценку, амплификацию и визуализацию. Существует несколько возможных методов извлечения ДНК, включая органическую (фенол-хлороформную) экстракцию , экстракцию Chelex [36] и дифференциальную экстракцию .
Количественное определение обычно проводится с использованием формы полимеразной цепной реакции , известной как ПЦР в реальном времени , количественная ПЦР (КПЦР) . [37] [38] КПЦР является предпочтительным методом количественного определения ДНК для судебно-медицинских случаев, поскольку он очень точный, специфичный для человека, качественный и количественный. [39] [40] Этот метод анализирует изменения флуоресцентных сигналов амплифицированных фрагментов ДНК между каждым циклом ПЦР без необходимости останавливать реакцию или открывать термочувствительные пробирки ПЦР. [39] В дополнение к компонентам, необходимым для стандартной реакции ПЦР (т. е. ДНК-матрица, тщательно разработанные прямые и обратные праймеры , ДНК-полимераза [обычно Taq ], dNTP и буферный раствор, содержащий Mg2+), реакции КПЦР включают зонды, меченые флуоресцентным красителем , которые дополняют и отжигают интересующую последовательность ДНК, которая находится между двумя праймерами. [39] «Репортерный» (R) краситель прикрепляется к 5'-концу флуоресцентного зонда, в то время как «гаситель» (Q) краситель прикрепляется к 3'-концу. До того, как цепи ДНК удлиняются полимеразой, репортер и гаситель находятся достаточно близко в пространстве, чтобы прибор не обнаруживал флуоресценцию ( гаситель полностью поглощает/маскирует флуоресценцию репортера). Когда полимераза начинает удлинять цепь, 5'-конец зонда разрушается полимеразой из-за ее экзонуклеазной активности. Репортерный краситель высвобождается из 5'-конца. Он больше не гасится, что позволяет обнаруживать флуоресценцию. [37] [38] Для образца ДНК строится график, сравнивающий наличие флуоресценции (ось y) с номером цикла (ось x) процесса qPCR. Затем это сравнивается со стандартной кривой порога флуоресценции цикла (ось Y) в зависимости от логарифма известных концентраций ДНК (ось X). [41] Сравнивая данные образца со стандартной кривой, можно экстраполировать концентрацию ДНК в образце, что необходимо для продвижения вперед с ПЦР-амплификацией и капиллярным электрофорезом для получения профиля ДНК . Профили ДНК производятся в виде электрофореграммы . Полученный профиль можно сравнить с известными образцами в CODIS , чтобы идентифицировать возможного подозреваемого. [30] Основываясь на известных частотах генотипа, обнаруженного в профиле ДНК, аналитик ДНК может установить статистическую меру уверенности в совпадении ДНК. [42]
Митохондриальная ДНК (мтДНК) используется [43] вместо ядерной ДНК , когда образцы для судебной экспертизы деградировали, были повреждены или находились в очень малых количествах. Во многих случаях это могут быть старые человеческие останки, иногда древние, и единственными вариантами для сбора ДНК являются кости, зубы или волосы тела. [44]
мтДНК может быть извлечена из деградированных образцов, поскольку ее присутствие в клетках намного выше, чем ядерной ДНК. В клетке может быть более 1000 копий мтДНК, [45] в то время как ядерной ДНК всего две копии. [44] Ядерная ДНК наследуется как от матери, так и от отца, но мтДНК передается только от матери всем ее потомкам. [46] [44] Благодаря этому типу наследования мтДНК полезна для целей идентификации в судебно-медицинской экспертизе, но также может использоваться для массовых катастроф, случаев пропажи людей, сложного родства и генетической генеалогии. [44]
Главным преимуществом использования мтДНК является ее высокое число копий. [47] Однако есть несколько недостатков использования мтДНК по сравнению с ядерной ДНК. Поскольку мтДНК наследуется по материнской линии и передается каждому потомству, все члены материнской семейной линии будут иметь общий гаплотип . [48] Гаплотип «представляет собой группу аллелей в организме, которые наследуются вместе от одного родителя». Общий гаплотип среди членов семьи может вызвать проблему в судебно-медицинских образцах, поскольку эти образцы часто представляют собой смеси, содержащие более одного ДНК-вкладчика. [ 44] Свертывание и интерпретация смесей мтДНК сложнее, чем ядерной ДНК, и некоторые лаборатории предпочитают не пытаться этот процесс. [49] Поскольку мтДНК не рекомбинирует, генетические маркеры не столь разнообразны, как аутосомные STR в случае ядерной ДНК. [48] Еще одной проблемой является гетероплазмия — когда в клетках человека присутствует более одного типа мтДНК. [44] Это может вызвать проблему при интерпретации данных из сомнительных судебно-медицинских образцов и известных образцов, содержащих мтДНК. [50] Наличие достаточных знаний и понимания гетероплазмии может помочь обеспечить успешную интерпретацию. [50]
Есть несколько способов улучшить успешность анализа мтДНК. Предотвращение загрязнения на всех этапах тестирования и использование положительных и отрицательных контролей является приоритетом. [44] Кроме того, использование мини-ампликонов может быть полезным. Когда образец мтДНК сильно деградировал или был получен из древнего источника, использование небольших ампликонов может быть использовано для улучшения успешности амплификации во время ПЦР . [44] В этих случаях используются праймеры, амплифицирующие меньшие области HV1 и HV2 в контрольной области мтДНК. [51] Этот процесс был назван подходом «древней ДНК». [44]
Первое использование мтДНК в качестве доказательства в суде имело место в 1996 году в деле «Штат Теннесси против Пола Уэра» . [52] [53] Имелись лишь косвенные доказательства против Уэра, поэтому признание мтДНК из волос, найденных в горле жертвы и на месте преступления, имело ключевое значение для дела. [53]
В 2004 году при помощи Национального центра по пропавшим и эксплуатируемым детям и ChoicePoint мтДНК была использована для раскрытия дела 22-летней давности, где доказательства ядерной ДНК изначально не были достаточно убедительными. [54] После анализа мтДНК Арби Дин Уильямс был признан виновным в убийстве 15-летней Линды Стрейт, которое произошло в 1982 году. [54] [55]
В 2012 году доказательства мтДНК позволили следователям установить связь в 36-летнем расследовании убийств четырех детей из Мичигана . [56] Волосяные волокна, найденные на телах двух детей, были исследованы, и мтДНК оказалась одинаковой для каждого образца. Для следователей это был большой прорыв, поскольку это означало, что убийства, вероятно, были связаны. [56]
Антропология применяется в судебной экспертизе наиболее регулярно посредством сбора и анализа останков человеческих скелетов. [30] [57] [58] Основные цели антропологического участия включают идентификацию и помощь в реконструкции места происшествия путем определения деталей, касающихся обстоятельств смерти жертвы. В случаях, когда обычные методы [59] не позволяют определить идентичность останков из-за отсутствия мягких тканей, антропологам необходимо вывести определенные характеристики на основе останков скелета. Расу, пол, возраст и возможные заболевания часто можно определить путем измерения костей и поиска подсказок по всей структуре скелета. Это становится необходимым, когда обычные методы, использующие мягкие ткани [59], не позволяют установить идентичность останков.
Судебная ботаника — это применение науки о растениях в юридических расследованиях. Она включает в себя изучение растительного материала, такого как листья , семена , пыльца и другие свойства растений, для сбора доказательств, которые могут помочь в уголовном или гражданском судопроизводстве. [60] [61] Идентификация растительного материала имеет решающее значение в судебной ботанике, поскольку она может обеспечить связь между человеком и местом преступления, указать географическое местоположение пропавших тел или установить посмертный интервал (PMI) человеческого скелета. [62] [63]
Судебная ботаника также может помочь следователям определить причину смерти в случаях, когда речь идет о растительных токсинах. Например, присутствие определенных видов растений в содержимом желудка умершего человека может указывать на случайное или преднамеренное отравление.
Помимо идентификации растительного материала, судебные ботаники могут также анализировать образцы почвы на наличие следов растительного материала, что может предоставить ценную информацию об окружающей среде, в которой произошло преступление. Анализ растительного материала и образцов почвы может быть выполнен с помощью различных методов, включая оптическую микроскопию, сканирующую электронную микроскопию и анализ ДНК.
Поддисциплины судебной ботаники включают:
Судебная орнитология — это применение научных методов для исследования и идентификации останков птиц в юридических целях. Эта область исследований может помочь в расследованиях, связанных с преступлениями против дикой природы, такими как браконьерство, контрабанда и незаконная торговля птицами и их перьями.
Перья являются одним из важнейших вещественных доказательств, используемых в судебной орнитологии. [65] Каждый вид птиц имеет уникальные характеристики перьев, которые можно наблюдать как на макроскопическом, так и на микроскопическом уровне. Эти характеристики включают размер, форму, цвет и рисунок пера, а также расположение и структуру бородок и бородочек. Изучая эти особенности, судебный орнитолог может определить вид птицы, к которому принадлежит перо.
Другие типы останков птиц также могут быть идентифицированы с помощью судебной орнитологии. Кости, например, могут быть проанализированы для определения вида птицы, а также возраста и пола особи. Образцы крови также могут быть использованы для идентификации видов птиц с помощью анализа ДНК. [65]
Судебная орнитология может использоваться в различных контекстах, включая уголовные расследования, управление дикой природой и охрану природы. Обеспечивая точную идентификацию останков птиц, эта область исследований может помочь привлечь к ответственности виновных в преступлениях против дикой природы и защитить исчезающие виды птиц.
Судебная одонтология , также известная как судебная стоматология , является применением стоматологической науки к юридическим вопросам. Это специализированная область, которая сыграла важную роль в оказании помощи правоохранительным органам в раскрытии и раскрытии дел в уголовных и гражданских процессах.
Использование судебной одонтологии стало более популярным в 1960-х годах с созданием первой учебной программы в Соединенных Штатах в Институте патологии вооруженных сил . С тех пор судебная одонтология стала широко известна как стоматологам, так и сотрудникам правоохранительных органов.
Судебные одонтологи — это специалисты в области стоматологии , которые используют свои знания для установления личности человека, интерпретации травм в области рта и околоротовой области, анализа и сравнения следов укусов, а также помогают судебным патологоанатомам в определении причины смерти, если есть вероятность сопутствующего состояния зубов. [66]
Стоматологические доказательства являются ценным инструментом в установлении личности человека путем сравнения особенностей зубов умершего человека с прижизненными стоматологическими записями. [67] Судебные одонтологи также могут помочь в оценке возраста живых и умерших людей, что может быть полезно в случаях, когда личность человека неизвестна.
Судебная патология — специализированная область судебной медицины, которая занимается обследованием людей, умерших внезапно, неожиданно или насильственной смертью, для определения причины и характера смерти. [68] Судебно-медицинское вскрытие — это посмертное исследование тела и анализ биологических жидкостей для получения информации о причине смерти, характере смерти и механизме получения травмы. [69]
Судебный патологоанатом — врач, обладающий обширными знаниями и опытом в области травм и болезней. Он отвечает за проведение вскрытий и применение своих знаний о человеческом теле и возможных внутренних и внешних травмах для определения причины и характера смерти. [30] Информация, полученная при вскрытии, может значительно помочь следственным действиям и реконструкции места происшествия. Судебный патологоанатом может также собирать доказательства с тела, такие как следы или биологические жидкости, которые могут быть использованы в уголовных расследованиях, и давать показания в суде в качестве свидетелей-экспертов относительно своих выводов.
Судебная токсикология — это междисциплинарная область, которая применяет принципы и методы из токсикологии , аналитической химии , фармакологии и клинической химии для оказания помощи в медицинских или юридических расследованиях смерти , отравления и употребления наркотиков. Основной целью судебной токсикологии является точное обнаружение, идентификация и интерпретация химических веществ и их метаболитов в биологических образцах с целью предоставления объективных доказательств для поддержки медицинских или юридических решений. Результаты судебно-токсикологических анализов могут быть использованы для определения причины и способа смерти, оценки роли наркотиков или химических веществ в ухудшении или токсичности и предоставления доказательств в уголовном или гражданском судопроизводстве. Область судебной токсикологии требует глубокого понимания фармакокинетики и фармакодинамики наркотиков и химических веществ, а также аналитических методов, используемых для их обнаружения и количественной оценки в биологических матрицах.
Судебная микробиология становится все более перспективной областью исследований благодаря недавним достижениям в области массового параллельного секвенирования , также известного как секвенирование следующего поколения . Эта технология позволила проводить анализ микроорганизмов для различных приложений в судебной науке, включая биопреступность, биотерроризм и эпидемиологию.
Микроорганизмы могут служить ценными источниками доказательств в уголовных делах, в том числе:
Анализируя стадию распада в результате бактериального разложения [73] или закономерности бактериальной сукцессии, ученые могут оценить время, прошедшее с момента смерти.
Биотерроризм относится к преднамеренному использованию биологических агентов в качестве оружия войны. Эти агенты, которые могут быть естественными или генетически модифицированными микроорганизмами, намеренно распространяются, чтобы вызвать болезнь, смерть или нанести вред людям, животным или растениям. [75] Независимо от их происхождения, это биологическое оружие, которое может быть вирусами, бактериями или грибками, является крайне заразным и представляет значительную угрозу.
Судебная микробиология играет решающую роль в изучении эпидемиологии. Исследуя микроорганизмы, полученные от инфицированных людей, ученые могут определить источник инфекции, определить тип присутствующей инфекции и проанализировать характер мутации микроорганизма. Судебные микробиологи сравнивают микроорганизмы, выделенные от инфицированных людей, с известными источниками инфекционных патогенов, чтобы определить причину вспышки. [76]
Важно отметить, что биологические агенты, используемые в качестве оружия, часто обнаруживаются в окружающей среде, что затрудняет определение того, является ли заражение случайным или результатом преднамеренного нападения. [74] Один из самых заметных случаев биотерроризма в недавней истории был связан с отправкой по почте по меньшей мере четырех конвертов, содержащих сибирскую язву, в Соединенных Штатах в сентябре и октябре 2001 года. В результате этого инцидента 11 человек заразились ингаляционной сибирской язвой, что привело к пяти смертельным случаям, в то время как еще 11 человек были поражены кожной сибирской язвой. Кроме того, 31 человек сдали положительный тест на воздействие спор Bacillus anthracis . [77]
Однако достижения в области ПЦР и секвенирования всего генома позволили ученым сотрудничать с ФБР, чтобы определить источник спор письма. Сочетание судебной микробиологии и современных технологий имеет важное значение для выявления и предотвращения атак биотерроризма.
При расследовании возможной биотеррористической или биологической атаки эпидемиологический подход отличается от типичного эпидемиологического расследования. Процесс начинается с подтверждения факта вспышки с использованием лабораторных и клинических данных. После того, как установлено количество случаев и определение атаки, вспышку можно охарактеризовать, проанализировав время, место и пострадавшего. Эта информация имеет решающее значение для определения источника вспышки. Собирая данные о случаях с течением времени, можно создать эпидемическую кривую. Характер заболевания важен для различения естественной вспышки и преднамеренной атаки. В случае биотеррористической атаки источником, скорее всего, является одна точка, и все вступают в контакт с агентом одновременно. Другие факторы, которые исследуются для определения того, является ли вспышка результатом биологической атаки, включают крупную эпидемию, более тяжелое заболевание, чем ожидалось для данного патогена, необычное заболевание для определенной области и несколько одновременных эпидемий различных заболеваний. [78]
Одно из самых ранних исследований по микробному анализу после смерти было опубликовано Эмилем Ашаром . [79] Посмертная микробиология — это область, которая направлена на обнаружение неожиданных инфекций, вызывающих внезапную смерть, подтверждение клинически подозреваемых, но недоказанных инфекций, оценку эффективности антимикробной терапии, выявление новых патогенов и распознавание медицинских ошибок. Кроме того, анализ танатомикробиома может помочь оценить интервал после смерти. [80] В настоящее время проводятся обширные исследования, чтобы определить, существуют ли последовательные «часы» микробного разложения, которые можно было бы использовать сами по себе или в сочетании с другими методами, такими как судебная энтомология, для оценки интервалов после смерти.
Одна исследовательская группа достигла значительного прогресса в описании таких микробных часов и считает, что они находятся в пределах двух-пяти лет от их тестирования в реальном сценарии места преступления. [81] Однако, если будет установлено, что надежные и последовательные микробные часы существуют, еще предстоит увидеть, пройдут ли они научную и юридическую проверку. Судья также должен будет определить, соответствуют ли микробные часы стандарту для допуска экспертных показаний. [81]
Судебная лимнология — это применение лимнологии, изучения внутренних вод, к судебной науке. В случаях, связанных с водоемом на месте преступления или вблизи него, образец воды может быть извлечен и проанализирован для определения наличия и состава микроорганизмов, которые могут выступать в качестве формы следовых доказательств . Одним из таких микроорганизмов являются диатомовые водоросли, тип микроводорослей, которые различаются по форме и являются уникальными для определенных водоемов. Анализируя состав диатомовых водорослей в образце воды, следователи могут установить, контактировал ли человек или оспариваемое доказательство с определенным водоемом. Это связано с тем, что диатомовые водоросли специфичны для определенных водоемов, и если образец содержит диатомовые водоросли, обнаруженные только в определенном водоеме, его можно использовать в качестве доказательства, чтобы связать человека или объект с этим местом. Судебная лимнология может использоваться в сочетании с другими методами судебной экспертизы для обеспечения более полного анализа места преступления. [82]
Поскольку ДНК является важнейшей формой доказательств в расследовании случаев сексуального насилия, накопившиеся непроверенные наборы для выявления случаев сексуального насилия (SAK), также известные как наборы для выявления случаев изнасилования , в значительной степени влияют на успешное выявление и судебное преследование виновных в этих преступлениях. По данным RAINN (Rape, Abuse & Incest National Network), крупнейшей организации по борьбе с сексуальным насилием в Соединенных Штатах, накопившиеся нерассмотренные наборы являются результатом как неспособности правоохранительных органов отправлять собранные наборы в судебно-медицинские лаборатории для анализа, так и нехватки ресурсов в этих лабораториях для эффективной обработки наборов. [83] При отсутствии адекватного финансирования многие округа предпочли бы направить свои средства на убийства или более громкие дела, а случаи сексуального насилия часто отбрасываются в сторону. При этом, поскольку SAK остаются на хранении, распространенность проблемы увеличивается, особенно по мере того, как каждый год обнаруживается все больше и больше наборов. [84]
Благодаря значительным достижениям в анализе ДНК старые открытые дела с неповрежденными доказательствами могут быть проверены на предмет наличия биологических доказательств. [31] Новые профили загружаются в CODIS каждый день, поэтому базовая популяция для поиска и сравнения увеличивается. Биологическое тестирование для нераскрытых дел, в частности убийств, сталкивается с теми же препятствиями, что и SAKs — нехватка средств или образцы ДНК не хранились должным образом; таким образом, произошло слишком большое ухудшение для жизнеспособных анализов.
В популярной культуре судебная биология часто изображается в таких шоу, как «Закон и порядок» , «Ганнибал», «Кости» , «CSI» , «Декстер и Касл» . Однако благодаря голливудскому изображению судебной науки анализ биологических доказательств стал жертвой эффекта CSI , что привело к тому, что восприятие общественностью ее возможностей было сильно искажено, а ее пределы размыты.