Судебная биология предполагает применение биологических принципов и методов в контексте расследований правоохранительных органов. [1] [2]
Судебная биология в первую очередь фокусируется на секвенировании ДНК биологических веществ, обнаруженных на местах преступлений, [3] помогая следователям идентифицировать потенциальных подозреваемых или неопознанные тела. Эта область охватывает различные подотрасли, в том числе судебную антропологию , судебную энтомологию , судебную одонтологию , судебную патологию и судебную токсикологию .
Первое зарегистрированное использование судебно-медицинских процедур относится к VII веку, когда впервые была создана концепция использования отпечатков пальцев в качестве средства идентификации. [4]
К VII веку судебно-медицинские процедуры использовались, среди прочего, для установления вины преступников. [5] [6]
В настоящее время практика вскрытий и судебно-медицинских расследований вызвала значительный всплеск как общественного интереса, так и технологических достижений. Одним из первых пионеров в использовании этих методов, которые позже развились в область криминалистики, был Альфонс Бертильон , также известный как « отец идентификации преступников» . [7] В 1879 году он представил научный подход к идентификации личности, развив науку антропометрию . [8] [9] [10] Этот метод включал серию измерений тела, чтобы отличить одного человека от другого.
Позже Карл Ландштейнер сделал новые важные открытия в области криминалистики. [11] В 1901 году он обнаружил, что кровь можно разделить на разные группы: A, B, AB и O, [12] и таким образом определение группы крови было введено в мир раскрытия преступлений. [13]
Доктор Леоне Латтес, профессор Института судебной медицины в Турине, Италия, [14] [15] также внес существенные изменения в судебно-медицинскую экспертизу. В 1915 году он открыл метод определения группы крови по высохшим пятнам крови, что стало значительным шагом вперед по сравнению с предыдущими методами, ограничивавшимися анализом жидкой крови. Этот метод был принят для расследования уголовных дел. [16] [17]
В 1928 году Альбрехт. Х.О. , немецкий химик, разработал химический раствор люминола , который можно использовать для обнаружения следов крови на местах преступлений . [18] [19]
Среди прочего, сэр Алек Джеффрис превратил судебно-медицинскую экспертизу в то, что мы знаем сейчас. В 1984 году он разработал метод снятия отпечатков пальцев ДНК для изучения изменений в генетическом коде. Это можно использовать, чтобы отличить одного человека от другого. Этот метод стал важным в судебной медицине , поскольку помогает детективной работе полиции, а также оказался полезным при разрешении споров об отцовстве и иммиграции. [20]
В 1983 году Кэри Б. Муллис внес значительный вклад в области медицины и криминологии, разработав метод ПЦР ( полимеразная цепная реакция ), который может амплифицировать даже следовые количества сегментов ДНК in vitro. [21] Такие образцы ДНК, часто встречающиеся на месте преступления в небольших количествах, в разложившемся состоянии и иногда смешанные с различными биологическими жидкостями нескольких людей, могут быть эффективно амплифицированы с помощью ПЦР. Помимо судебной экспертизы, ПЦР применяется в широком спектре областей, включая диагностику заболеваний и обнаружение вирусов. [22]
ДНК, или дезоксирибонуклеиновая кислота , является одним из самых популярных улик, которые можно найти на месте преступления. [23] Чаще всего доказательства, содержащие ДНК, рассматриваются как биологические доказательства . [24] Несмотря на все существенные достижения, достигнутые в области ДНК, биологические доказательства признаны «золотым стандартом» в судебной медицине. [25] [26]
На месте происшествия биологические доказательства должны быть изначально визуально распознаны. Иногда это не всегда возможно, и требуется помощь альтернативного источника света или усовершенствованного источника света (ALS). [27] [28] После выявления потенциального источника проводятся предполагаемые тесты для установления возможности указанного биологического присутствия (сперма, слюна, кровь, моча и т. д.). [23] В случае положительного результата образцы собираются и отправляются на анализ в лабораторию, где проводятся подтверждающие тесты и дальнейшие тесты. [2] [23]
Анализ ДНК имеет множество применений, таких как проверка на отцовство, идентификация неизвестных человеческих останков, раскрытие нераскрытых дел, а также установление связи подозреваемых и/или жертв с частью (или частями) улик, местом происшествия или другим лицом (либо жертва или подозреваемый). [23] [29] [30] [31] Доказательства ядерной ДНК можно получить из крови , спермы , слюны , эпителиальных клеток и волос (при условии, что корень не поврежден). [23] Кроме того, митохондриальную ДНК (мтДНК) можно получить из стержня волос, костей и корней зубов .
Для большинства судебно-медицинских образцов ДНК STR - анализ аутосомных коротких тандемных повторов (STR) выполняется в попытке индивидуализировать образец для одного человека с высокой степенью статистической достоверности. [32] [33] [34] [35] Здесь STR-маркеры аутосомного STR используются при судебно-медицинском типировании ДНК для отслеживания пропавших без вести, проверки семейных связей и потенциальной связи подозреваемых с местами преступлений. [36]
Лабораторный анализ доказательств ДНК включает в себя извлечение , количественную оценку, амплификацию и визуализацию образца ДНК . Существует несколько методов экстракции ДНК, включая органическую (фенол-хлороформ) экстракцию , экстракцию Chelex [37] и дифференциальную экстракцию .
Количественное определение обычно проводится с использованием формы полимеразной цепной реакции , известной как ПЦР в реальном времени , количественная ПЦР (кПЦР) . [38] [39] КПЦР является предпочтительным методом количественного анализа ДНК в судебно-медицинских исследованиях, поскольку он очень точный, специфичный для человека, качественный и количественный. [40] [41] Этот метод анализирует изменения сигналов флуоресценции амплифицированных фрагментов ДНК между каждым циклом ПЦР без необходимости приостанавливать реакцию или открывать термочувствительные пробирки для ПЦР. [40] В дополнение к компонентам, необходимым для стандартной реакции ПЦР (т.е. матричной ДНК, тщательно разработанным прямым и обратным праймерам , ДНК-полимеразе [обычно Taq ], dNTP и буферному раствору, содержащему Mg2+), реакции qPCR включают мечение флуоресцентным красителем. зонды , которые дополняют и отжигают интересующую последовательность ДНК, расположенную между двумя праймерами. [40] Краситель-репортер (R) прикрепляется к 5'-концу флуоресцентного зонда, а краситель-гаситель (Q) - к 3'-концу. Прежде чем нити ДНК будут удлинены полимеразой, репортер и тушитель находятся достаточно близко в пространстве, чтобы прибор не обнаружил флуоресценции ( тушитель полностью поглощает/маскирует флуоресценцию репортера). Когда полимераза начинает удлинять цепь, 5'-конец зонда разрушается полимеразой из-за ее экзонуклеазной активности. Репортерный краситель высвобождается с 5'-конца. Он больше не гасится, что позволяет обнаруживать флуоресценцию. [38] [39] Для образца ДНК строится график, сравнивающий наличие флуоресценции (ось y) с номером цикла (ось x) процесса qPCR. Затем это сравнивается со стандартной кривой порога циклической флуоресценции (ось y) в зависимости от логарифма известных концентраций ДНК (ось x). [42] Сравнивая данные образца со стандартной кривой, можно экстраполировать концентрацию ДНК в образце, что необходимо для продвижения вперед с помощью ПЦР-амплификации и капиллярного электрофореза для получения профиля ДНК . Профили ДНК создаются в виде электрофореграммы . Полученный профиль можно сравнить с известными образцами в CODIS для выявления возможного подозреваемого. [2] На основании известных частот генотипа, обнаруженного в профиле ДНК, аналитик ДНК может определить статистическую степень уверенности в совпадении ДНК. [43]
Митохондриальная ДНК (мтДНК) используется [44] вместо ядерной ДНК , когда судебно-медицинские образцы деградировали, повреждены или находятся в очень небольших количествах. Во многих случаях это могут быть более старые человеческие останки, иногда древние, и единственными вариантами сбора ДНК являются кости, зубы или волосы тела. [45]
мтДНК можно извлечь из таких деградированных образцов, поскольку ее присутствие в клетках намного выше, чем ядерной ДНК. В клетке может быть более 1000 копий мтДНК [46] , тогда как ядерной ДНК всего две. [45] Ядерная ДНК наследуется как от матери, так и от отца, но мтДНК передается только от матери всем ее потомкам. [47] [45] Благодаря этому типу наследования мтДНК полезна для целей идентификации в судебно-медицинской работе, но также может использоваться для массовых катастроф, случаев пропажи людей, сложного родства и генетической генеалогии. [45]
Основным преимуществом использования мтДНК является ее большое количество копий. [48] 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 . [49] Гаплотип «представляет собой группу аллелей в организме, которые унаследованы вместе от одного родителя». Совместное использование этого гаплотипа среди членов семьи может вызвать проблемы с образцами судебно-медицинской экспертизы, поскольку эти образцы часто представляют собой смеси, содержащие более одного участника ДНК. [45] Деконволюция и интерпретация смесей мтДНК сложнее, чем у ядерной ДНК, и некоторые лаборатории предпочитают не пытаться выполнить этот процесс. [50] Поскольку мтДНК не рекомбинирует, генетические маркеры не так разнообразны, как аутосомные STR в случай ядерной ДНК. [49] Другая проблема связана с гетероплазмией — когда в клетках человека имеется более одного типа мтДНК. [45] Это может вызвать проблемы при интерпретации данных из допрошенных судебно-медицинских образцов и известных образцов, содержащих мтДНК. [51] Наличие адекватных знаний и понимания гетероплазмии может помочь обеспечить успешную интерпретацию. [51]
Есть несколько способов улучшить успех анализа мтДНК. Предотвращение заражения на всех этапах тестирования и использование положительных и отрицательных контролей является приоритетом. [45] Кроме того, использование мини-ампликонов может быть полезным. Если образец мтДНК сильно разрушен или получен из древнего источника, для улучшения успеха амплификации во время ПЦР можно использовать небольшие ампликоны . [45] В этих случаях используются праймеры, амплифицирующие меньшие области HV1 и HV2 в контрольной области мтДНК. [52] Этот процесс получил название подхода «древней ДНК». [45]
Первое использование мтДНК в качестве доказательства в суде произошло в 1996 году в деле штата Теннесси против Пола Уэра . [53] [54] Против Уэра имелись лишь косвенные улики, поэтому наличие мтДНК из волос, найденных в горле жертвы и на месте происшествия, имело ключевое значение для дела. [54]
В 2004 году с помощью Национального центра по делам пропавших и эксплуатируемых детей и компании ChoicePoint мтДНК была использована для раскрытия 22-летнего нераскрытого дела, в котором доказательства ядерной ДНК изначально не были достаточно убедительными. [55] После анализа мтДНК Арби Дин Уильямс был признан виновным в убийстве 15-летней Линды Стрейт, произошедшем в 1982 году. [55] [56]
В 2012 году доказательства мтДНК позволили следователям установить связь в 36-летнем расследовании убийств четырех детей из Мичигана . [57] Волосы, обнаруженные на телах двух детей, были протестированы, и мтДНК оказалась одинаковой для каждого образца. Для следователей это стало большим прорывом, поскольку означало, что убийства, скорее всего, связаны между собой. [57]
Антропология чаще всего применяется в судебной медицине посредством сбора и анализа останков человеческих скелетов. [2] [58] [59] Основные цели антропологического участия включают идентификацию и помощь в реконструкции сцены путем определения подробностей обстоятельств смерти жертвы. В тех случаях, когда традиционные методы [60] не могут определить идентичность останков из-за отсутствия мягких тканей, антропологам приходится выводить определенные характеристики на основе останков скелета. Расу, пол, возраст и возможные заболевания часто можно определить путем измерения костей и поиска подсказок во всей структуре скелета.
Это становится необходимым, когда традиционные методы с использованием мягких тканей [60] не позволяют установить идентичность останков. Изучая размеры костей и другие характеристики структуры скелета, антропологи часто могут определить такую информацию, как раса, пол, возраст и потенциальное состояние здоровья.
Судебная ботаника занимается изучением растений, листьев , семян и пыльцы или свойств растений (таких как анатомия, рост, поведение, классификация, динамика популяции и репродуктивные циклы), которые могут рассматриваться как вещественные доказательства. [61] [62]
Прежде чем растение сможет помочь в расследовании, его необходимо сначала идентифицировать, чтобы выяснить, происходит ли оно из того места, где оно было обнаружено. Судебно-медицинская ботаника может помочь следователям, обеспечивая связь между человеком и местом преступления, определяя географическое расположение пропавших тел или оценивая место захоронения. Другой способ, который используется, - это процесс допроса, когда следователи сравнивают следы, обнаруженные жертвой (жертвами), и сравнивают их с показаниями подозреваемого (подозреваемых). [63] Судебная ботаника также может определить, наступила ли смерть в результате самоубийства, несчастного случая или убийства. Еще одним примером помощи следователям в области судебной ботаники является мох. Мох может установить PMI человеческого скелета по скорости его роста. [64]
Например, пожилой мужчина упал с крутого склона холма и был найден мертвым. Они пришли к выводу, что мужчина умер не от падения, а от гипертонической болезни сердца. Судебно-медицинская экспертиза пришла к выводу, что падение составило примерно 10 м и что на расстоянии около 9 м перпендикулярно телу к тропе холма соединялась тропа. Было видно, что на его левой руке и свитере были листья. На месте происшествия также были сломанные кусты. Судмедэксперты, специализирующиеся на судебной ботанике, взяли с места происшествия пять образцов почвы и несколько образцов растений. Образцы растений были проанализированы с помощью оптической микроскопии , а также исследовали одежду жертв, поскольку она действительно содержала некоторые растительные элементы. Они провели макроскопический и микроскопический анализ по сравнению с собранными на месте образцами. Был сделан вывод, что не было никаких признаков борьбы, вызванной другим человеком, вместо этого пожилой мужчина потерял равновесие. [63]
Субдисциплины в рамках примеров судебной ботаники включают:
Судебная орнитология использует научные методы для определения вида птиц по таким уликам, как небольшое перо, фрагмент кости или след крови. [66] Останки птиц можно идентифицировать, прежде всего, по перьям, поскольку перья обладают отличительными характеристиками, специфичными для конкретного вида птиц, которые можно наблюдать как на макроскопическом, так и на микроскопическом уровне.
Стоматология помогла правоохранительным органам выявлять и раскрывать дела в уголовных и гражданских процессах. Одонтология не стала популярной до 1960-х годов, когда интерес был вызван первой учебной программой в Соединенных Штатах в Институте патологии Вооруженных Сил . Благодаря этой программе термин «судебная стоматология» теперь широко известен и понятен как стоматологам, так и специалистам правоохранительных органов.
Одонтологи или стоматологи могут использовать стоматологическую науку для установления личности человека. В широкие обязанности судебно-медицинского одонтолога входит судебно-медицинская идентификация людей, в том числе в случаях с большим количеством пострадавших, оценка возраста живых и умерших людей, интерпретация травм в ротовой и периоральной областях, анализ и сравнение следов укусов, а также помощь судебно-медицинским патологоанатомам в определении причина смерти, если существует возможное сопутствующее стоматологическое заболевание. [67]
Стоматологические доказательства полезны для установления личности человека путем сравнения особенностей зубов умершего человека с прижизненными стоматологическими записями. [68]
Судебно-медицинская патология — раздел судебной экспертизы, в котором эксперты осматривают лиц (тела), умерших внезапно, неожиданно или насильственно, и таким образом определяют причину смерти. [69] Функция судебно-медицинской экспертизы заключается в предоставлении информации посредством патологоанатомического исследования тела и анализа жидкостей для определения причины смерти, способа смерти и механизма травмы. [70]
Судебно -медицинский патологоанатом — это врач, который является экспертом как в области травм, так и заболеваний и отвечает за проведение вскрытий. Он/она применяет свои обширные знания о человеческом теле и возможных внутренних и внешних изменениях при проведении вскрытия, чтобы с надеждой установить характер и причину смерти. [2]
Информация, полученная в результате вскрытия, часто очень помогает в расследовании и реконструкции места происшествия.
Судебная токсикология — это использование токсикологии и других дисциплин, таких как аналитическая химия , фармакология и клиническая химия, для оказания помощи в медицинском или юридическом расследовании случаев смерти, отравления и употребления наркотиков. Основной задачей судебной токсикологии является не юридический результат токсикологического расследования или используемая технология, а скорее получение и интерпретация результатов.
Благодаря недавним достижениям в области массового параллельного секвенирования (MPS) или секвенирования нового поколения (NGS), судебная микробиология становится все более перспективной областью исследований. «Первоначальные применения в обстоятельствах биопреступлений, биотерроризма и эпидемиологии используют микроорганизмы по следующим причинам: (i) в качестве вспомогательных доказательств в уголовных делах; (ii) для выяснения причин смерти (например, утопления, токсикологии, внутрибольничных инфекций, внезапной смерти младенца). синдромы смерти и тряски ребенка); (iii) для помощи в идентификации человека (микробиомы кожи, волос и телесных жидкостей); (iv) для геолокации (микробиом почвы или микробиом водоемов); и (v) для оценки посмертного интервала (PMI). ) через танатомикробиом [71] [72] и эпинекротическое [73] [74] микробное сообщество». [75] Фактически, ученые оценивают время, прошедшее с момента смерти или PMI, анализируя стадию распада в результате бактериального разложения [74] или модели бактериальной преемственности.
Биотерроризм возникает, когда биологические компоненты используются в качестве боевых агентов. Такое биологическое оружие представляет собой микроорганизмы, которые намеренно рассеиваются с целью вывести из строя или вызвать заболевания и смерть людей, животных или растений. Боевые биологические агенты могут быть природными или генетически модифицированными. [76] Тем не менее, эти биологические агенты – будь то вирусы, бактерии или грибки – очень заразны.
Судебная микробиология также вносит свой вклад в развитие эпидемиологии. Исследуя микроорганизмы, полученные от инфицированных людей, ученые могут определить предполагаемый источник инфекции, тип присутствующей инфекции, а также характер эволюции или мутации микроорганизма. Задача судебного микробиолога будет заключаться в изучении микроорганизмов, выделенных от инфицированных лиц, и сравнении их с известными источниками инфекционных патогенов. [77]
«Важно помнить, что биологические агенты, которые можно использовать в качестве оружия, часто встречаются в окружающей среде. По этой причине всегда сложно определить, являются ли инфекции, связанные с этими биоагентами, случайными или преднамеренно вызванными». [75] Хотя это и не первый и не единственный случай биотерроризма, возможно, самый примечательный случай за последнее время связан с отправкой по меньшей мере четырех конвертов с сибирской язвой в Соединенные Штаты в сентябре и октябре 2001 года. «По меньшей мере 22 жертвы заразились сибирской язвы в результате почтовых рассылок: 11 человек заразились ингаляционной сибирской язвой, причем 5 из этих инфекций закончились смертельным исходом; еще 11 человек заболели кожной формой сибирской язвы. Кроме того, у 31 человека результаты тестов на контакт со спорами B. anthracis оказались положительными". [78] Однако достижения в области ПЦР и полногеномного секвенирования позволили ученым сотрудничать с ФБР и определить источник буквенных спор.
Базовый эпидемиологический подход к оценке потенциальной биотеррористической атаки или нападения с применением биологического оружия отличается от любого стандартного эпидемиологического расследования. На первом этапе используются лабораторные и клинические данные для подтверждения того, что произошла вспышка заболевания. После определения определения случая и уровня заболеваемости вспышку можно охарактеризовать в общепринятом контексте времени, места и человека. Эти данные предоставляют важную информацию для определения потенциального источника вспышки. Эпидемическую кривую можно рассчитать, используя данные, собранные о случаях заболевания с течением времени. Характер заболевания важен для того, чтобы отличить естественную вспышку от преднамеренного нападения. Биотеррористическая атака, скорее всего, вызвана точечным источником, при этом все вступают в контакт с агентом примерно в одно и то же время. Дополнительные характеристики, изучаемые при определении того, является ли это результатом биологической атаки, включают: наличие крупной эпидемии; более тяжелое заболевание, чем ожидалось для данного возбудителя; заболевание, необычное для данного географического региона; и множественные одновременные эпидемии различных заболеваний. [79]
«Посмертная микробиология (ПММ) направлена на обнаружение неожиданных инфекций, вызывающих внезапную смерть; подтверждение клинически подозреваемой, но недоказанной инфекции; оценку эффективности противомикробной терапии; выявление новых патогенов; и распознавание медицинских ошибок. Кроме того, анализ танатомикробиома может помочь оценить посмертный интервал.». [80] В настоящее время проводится обширное исследование, в первую очередь с использованием знаменитых «ферм тела» по всей территории Соединенных Штатов, чтобы определить, существуют ли последовательные «часы» микробного разложения, которые можно было бы использовать отдельно или в сочетании с другими методами (например, судебно-медицинской энтомологией), чтобы помочь оценить интервалы между вскрытиями. Одна из таких групп добилась значительных успехов в описании таких микробных часов и «считает, что через два-пять лет она сможет протестировать свои часы на реальном месте преступления». [81] Однако, если будет установлено, что существуют надежные и последовательные микробные часы, «еще слишком рано знать, пройдут ли микробные часы научную и юридическую проверку» (Бинс), и «судье также придется определить, что микробные часы часы соответствуют стандарту допуска к экспертному заключению». [81]
В случаях, когда на месте преступления или рядом с ним находится водоем, можно взять образец воды и проанализировать его на наличие микроорганизмов под световым микроскопом. Одним из таких микроорганизмов, которые анализируются в пробах пресной воды, являются диатомеи, микроскопические водоросли различной формы. Было обнаружено, что в разных водоемах содержатся уникальные наборы диатомей, и, следовательно, доказательство, найденное в конкретном водоеме, будет содержать уникальные диатомовые водоросли, встречающиеся только в этом конкретном водоеме. Таким образом, диатомовые водоросли на исследуемом объекте или теле можно сравнить с диатомовыми водорослями из водоема, чтобы определить, присутствовали ли они в воде. [82]
До тестирования ДНК во многих случаях сексуального насилия можно было полагаться только на «он сказал, она сказала» и возможных свидетелей. Даже когда анализ ДНК стал доступен, многие комплекты для сексуального насилия, или SAK, никогда не проверялись и бросались в подсобку или хранилище, чтобы их забывали, пока не обнаружили. Поскольку в большинстве случаев часто используется анализ ДНК, большинство SAK исследуются и анализируются. Однако остается вопрос о существовавших ранее САК, которые никогда не проходили испытания. Распространенной проблемой того времени, которая сохраняется и по сей день, является отсутствие средств для обработки и анализа этих SAK. Многие округа направят свои средства на убийства или более громкие дела, а сексуальное насилие будет отброшено в сторону. Наибольшую озабоченность по поводу всех этих SAK вызывает то, как их все обрабатывать, тем более что с каждым годом их находят все больше и больше. [83]
Благодаря значительным достижениям в анализе ДНК старые открытые дела с неповрежденными доказательствами могут быть исследованы на предмет биологических доказательств. [32] Новые профили загружаются в CODIS каждый день, поэтому базовая совокупность для поиска и сравнения увеличивается. Биологическое тестирование нераскрытых случаев, особенно убийств, сталкивается с теми же препятствиями, что и SAK: отсутствие средств или образцы ДНК не хранились должным образом; таким образом, произошла слишком большая деградация для жизнеспособного анализа.
В популярной культуре судебная биология часто изображается в таких сериалах, как «Закон и порядок» , «Ганнибал», «Кости» , «CSI» , «Декстер » и «Касл» . Однако благодаря голливудскому изображению судебной медицины анализ биологических доказательств стал жертвой эффекта CSI , в результате чего восприятие общественностью его возможностей сильно искажается, а его пределы размываются.