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白银案告破 解密立头功的"Y-STR检测技术"

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本文为网易科学专稿,“科学人”网易科学旗下深度原创类栏目。投稿请联系:mike300@126.com

本期作者:摩摩尔

8月26日晚,甘肃省白银市城区突然响起此起彼伏的鞭炮声,这里的百姓们并非是在庆祝什么节日,而是涉嫌于1988年到2002年在白银等地作案9起的变态杀人狂高承勇终于被公安机关抓获了,至此,弥漫在白银人民头顶近30年的阴霾终于散去!

根据甘肃省公安厅的披露,此次侦破“白银案”的关键是通过“Y-STR检测技术”对犯罪嫌疑人高承勇进行初步判定,然后经过指纹和DNA比对最终确定,“Y-STR检测技术”无疑在此案中立了头等大功,那么,“Y-STR检测技术”究竟是什么?这项技术又是如何在此案中应用的呢?且听小编为你一一道来。

白银案:“全国十大悬案”之首

不妨先来回顾下这起轰动全国的“白银市连环杀人案”。1988年至2002年,甘肃省白银市白银区先后发生9起强奸残害女性的系列杀人案件,犯罪分子采取残忍手段强奸并杀害女性,受害人中年龄最小的仅有8岁。这一系列恶性强奸杀人案发生后,引起公安机关高度重视,并于2001年8月被公安部列为督办案件。但尽管各级公安机关全力侦破此案,但案件迟迟未能取得实质性突破,随后被列为“全国十大悬案”之首。

“Y-STR检测技术”是个什么鬼?

2016年3月,公安部刑侦局重启对白银案的侦破工作,专家组确定了利用新科技手段,也就是“Y-STR检测技术”对原有生物物证再利用的主攻方向,希望能够有所突破。那么,“Y-STR检测”究竟是什么技术呢?

众所周知,在正常情况下,人体的每个细胞内有23对染色体,包括22对常染色体和1对性染色体,其中性染色体携带有性别遗传基因,雄性为XY,雌性XX,二者的不同结合可以产生不同性别的后代。Y-DNA染色体(以下简称“Y染色体”)为男性所特有,它只从父亲传递给儿子,同一父系内的男性(包括兄弟、父子、叔侄、堂兄弟和祖孙等)通常有一致的或者非常接近的Y染色体。

Y染色体上的遗传标记主要包括STR(Short Tandem Repeat,短串联重复片段)和SNP(Single Nucleotide Polymorphisms,单核苷酸多态性),由于SNP的个体识别能力较低,所以STR的应用范围要更广一些。Y-STR是人类Y染色体特异的短串联重复序列,该序列为人类男性所特有,由于其按父系单倍遗传,所以又被称为“姓氏基因”。到目前为止,经确认的STR位点已经有200多个,如果两个人有4个Y染色体STR位点完全匹配,他们拥有共同父系祖先的概率接近95%,如果有5到9个STR位点完全匹配,那么概率将会逼近100%。正因为如此,“Y-STR检测技术”成为目前常用的DNA鉴定手段之一,并在法医学亲子鉴定和个体识别、人类种群学、人类起源和进化研究中具有独特的应用价值。

从科学角度讲, 在Y染色体特性的基础上,一旦犯罪嫌疑人在作案现场留下DNA信息,利用Y-STR检测技术,就能大大缩小侦破范围并缩短侦破时间。换句话说,如果侦查人员所提取到的DNA中检测到了相应的Y染色体,并且需要排查的所有人员又可以被清晰地划分为若干家族时,检测每一个家族中的一位男性成员的Y染色体,就可以迅速圈定男性嫌犯所在家族,最大限度缩小筛查范围。

“Y-STR检测技术”如何在“白银案”中立功

在实际应用中,要想得到嫌疑人的Y染色体样本并不难,只需通过血液、唾沫、精液、头发甚至一个指纹就能获取到。而在白银案中,警方在案发现场提取到了嫌疑人的精斑,随后从中提取到DNA信息并将其纳入到警方的DNA数据库中。

尽管如此,由于上世纪90年代西部地区的街头几乎没有监控探头,案发前后也几乎没有目击者和间接证人,警方一直未能查出凶手的身份。据了解,从1988年至今的28年间,白银公安局换了8任局长,人工对比了至少十万枚指纹,同时还有上百位刑侦专家参与案情分析,甚至因此在白银市城区启动过全城适龄男子普查指纹和抽血验DNA等排查方式,但一直未能找到真凶。

不过该案在今年迎来突(xi)破(ju)性进展。首先是与嫌疑人同姓氏的远房堂叔因行贿被监视居住,警方因此采到此人血样。经Y-STR检测分析后,此人遗传数据输入到违法犯罪人员DNA数据库中进行初步对比,结果与“白银案”嫌犯的Y染色体信息相符合。这一初步检测的结果表明,案犯与此人有相同的Y染色体遗传,所以嫌犯应该也是一名高氏男性。

为了进一步确认,样本又送到甘肃省公安厅鉴定中心进行复核鉴定,获得相同结果符合。随后警方查询了该家族所有的男性成员,经筛排分析,确认其远房侄子高承勇具备作案条件,并将其作为“白银案”嫌犯进行抓捕。高承勇归案后,其本人指纹和DNA与案发现场指纹和DNA检验对比,确认来自同一个体。经审讯,案犯对犯罪事实供认不讳,至此,这起长达28年的“世纪悬案”终于划上了句号。

“Y-STR检测技术”的局限性

尽管“Y-STR检测技术”具备精度高、速度快、成本低等优点,但作为一种基因检测的新型分支技术,其局限性也非常明显,尤其在中国。

(1)对人群稳定性有要求

Y-STR检测技术是否可用主要取决于所筛查范围内的人口是否稳定,“白银案”之所以迟迟未破,其主要原因就是案发地属于人口流动性较强、家族关系较复杂的城市,基本没有Y-STR检测技术的用武之地,如果不是高承勇的远方堂叔因为犯事而被采集到DNA数据,此案很有可能会被继续尘封下去。

(2)DNA 数据库总量有限

据了解,我国具有科研性质的DNA数据库从2000年开始组建,全国公安机关DNA数据库从2004年开始,到2013年时,该数据库的数据总量只有1500万左右(不到全国人口总量的1.2%),相对于违法犯罪人员所占比例及全国潜在犯罪人口而言,该数据库的覆盖率相当低,很难依靠个体之间的匹配比对成功。此外DNA数据库中的样本记录了各类遗传标记,而Y染色体只是其中的一部分,而不是所有的样本都有Y染色体的相关信息,这就又增加了Y染色体比对成功的难度。

(3)缺乏检测试剂盒

小编查询到的信息显示,Y染色体STR特征理论于1985年提出,但直到2001年国际法医遗传学会DNA委员会对Y-STR的报告方法、命名、标准的应用提出若干原则与建议后,“Y-STR检测技术”的才开始在国际上开始被纳入法医检验的应用之中。

目前国际上有先进的生物科技公司推出了商品化的Y-STR检测试剂盒,可以大幅提升检测结果的准确性,但是这些试剂盒主要基于欧洲、非洲和南亚人群,对于中国的人群而言并不适用,这在一定程度上制约了“Y-STR检测技术”在中国的发展。

由此可见,如果想要从根本上扩展“Y-STR检测技术”的应用范围,首先要广泛收集国内的DNA样本和数据(最好从新生儿做起),包括那些人口流动频繁的城市和相对封闭的山村,建立起相对完整的DNA数据库;其次要尽快筛选出个体识别能力高、适用于国人的Y-STR试剂盒,从根本上提升国内的DNA检测实力,进而对更多的犯罪分子起到震慑作用。

写在最后

客观讲,白银案的侦破并非巧合,尽管侦破周期长达28年,但这期间无数刑侦人员为此案付出了巨大努力,他们所获得的海量信息为最终“Y-STR检测技术”的发威奠定了坚实的基础,所谓“天网恢恢疏而不漏”,虽然正义迟来了28年,但最终并未缺席!在此请允许小编向参与此案调查的警察叔叔们致敬!

最后,小编想提醒一下大家,如果某天你不幸遭到了罪犯的侵袭,不管最终是否能顺利脱身,也都要尽可能多地留下对方的生物信息,血液、唾沫、体液、头发或者一个指纹都行,这些都能为警方日后破案提供强有力的证据,早日将罪犯绳之于法。

作者介绍:摩摩尔,“时事科学”非资深玩家|公众微信:imomoer|电邮:imomoer#163.com(#置换@)

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