List gończy z genów

Wydawało się, że na miejscu zbrodni nie został żaden ślad. Ale technicy znajdują włos z cebulką. Uzyskany z niej profil genetyczny trafia do komputera. A ten tworzy trójwymiarowy obraz twarzy sprawcy. Fikcja rodem z serialu „CSI”? Już nie.

07.04.2014

Czyta się kilka minut

Komputerowe modelowanie kształtu twarzy na podstawie profilu genetycznego. Kolory oznaczają zmiany wartości parametrów przestrzennych modelu. / Fot. PLOS GENETICS
Komputerowe modelowanie kształtu twarzy na podstawie profilu genetycznego. Kolory oznaczają zmiany wartości parametrów przestrzennych modelu. / Fot. PLOS GENETICS

Opublikowane właśnie badania pod kierownictwem Marka Shrivera z Uniwersytetu Stanowego Pensylwanii (USA) i Petera Claesa z Katolickiego Uniwersytetu w Leuven (Belgia) to poważny krok w stronę Świętego Graala genetyków sądowych. Badaczom udało się ustalić 24 warianty 20 różnych genów, które odpowiadają za kształt twarzy. Stworzyli też program komputerowy, który na podstawie informacji genetycznej tworzy – na razie bardzo z grubsza – model twarzy. Wyniki opublikowali 20 marca w czasopiśmie naukowym „PLOS Genetics”.

Ale skoro w genach jest cała informacja o nas – w czym tu sensacja?

Na tropie polimorfizmu

– Otóż za wygląd twarzy nie odpowiadają jeden czy dwa geny – tłumaczy dr Tomasz Kupiec, który w krakowskim Instytucie Ekspertyz Sądowych kieruje Pracownią Genetyki Sądowej. – Wpływa nań, podobnie jak np. na wzrost, bardzo wiele genów rozproszonych w różnych miejscach genomu. W dodatku pojedyncze geny wpływają często tylko w niewielkim stopniu.

W poszukiwaniu tych genów amerykańsko-belgijski zespół postąpił jak wytrawni śledczy: zaczął od końca. Najpierw wykonano zdjęcia 3D twarzy 592 ochotników. Na każdym oznaczono ponad 7 tys. kluczowych punktów. Następnie porównywano genomy ochotników, szukając różnic, które dałoby się powiązać z tymi punktami.

Zespół szukał pojedynczych różnic (tzw. polimorfizmów – patrz obok) między parami nukleotydów, z których składa się DNA. I tu pojawia się szkopuł: bo jeden chromosom człowieka liczy od 50 do 247 mln takich par. Skupiono się więc na genach, których mutacje powodują deformacje twarzy, np. rozszczep podniebienia. Skoro uszkodzony gen wpływa na kształt twarzy, dedukowano, to może też wpływać, gdy działa prawidłowo.

Czasopismo „New Scientist” zestawiło zdjęcia swojej dziennikarki z jej trójwymiarowym portretem stworzonym przez Shrivera i Claesa na podstawie jej profilu genetycznego. Oczy są może trochę mniejsze, łuk brwiowy nieco inny. Ale kształt nosa, ust, kości policzkowych czy owal twarzy – uderzająco podobne.

Naukowcy uspokajają: to dopiero początki. Ale, jak przekonuje Peter Claes na łamach „New Scientist”, „za 5 do 10 lat będziemy w stanie komputerowo określać kształt twarzy”.

Co pokaże DNA

– Dziś 5 do 10 lat to w nauce epoka – uśmiecha się dr Tomasz Kupiec, przyznając, że określanie wyglądu na podstawie DNA to jedno z największych marzeń genetyków sądowych. – Klasyczna genetyka sądowa opiera się na zasadzie, że aby stwierdzić, iż materiał genetyczny faktycznie należy do danej osoby, trzeba mieć materiał porównawczy od niej samej lub od jej rodziny – tłumaczy. – Ale organa ścigania często nie są w stanie wytypować sprawcy albo odgadnąć, do kogo mogą należeć anonimowe zwłoki. Naukowcy próbują im wyjść naprzeciw. Prowadzi się więc badania nad tzw. predykcją cech wyglądu.

Po płci (np. mężczyznę poznaje się po chromosomie Y) zaczęto badać kolor włosów i oczu. Najłatwiej było z rudym. – Determinują go pojedyncze zmiany w miejscach polimorfizmu – wyjaśnia naukowiec. – A z rudymi włosami wiąże się zwykle jasna karnacja i piegi, łatwo było te cechy powiązać.

Tu na scenę wkracza krakowski Instytut. Zespół prof. Wojciecha Branickiego, we współpracy z Erasmus University Medical Center w Rotterdamie, opracował metodę ustalania innych kolorów. Test o nazwie HIrisPlex nie tylko pozwolił, na podstawie badań szczątków, ustalić kolor oczu Mikołaja Kopernika (niebieskie lub szare) czy generała Władysława Sikorskiego (niebieskie). Przydaje się też policji. Niedawno np. w ustaleniu tożsamości zwłok kobiety znalezionych w lesie w okolicach małopolskich Czajowic. Okazało się, że to teściowa Brunona K., krakowianina podejrzanego o przygotowywanie zamachu bombowego na Sejm.

Podobnie określa się już pochodzenie biogeograficzne. Jak opowiada dr Kupiec, po zamachach w Madrycie w 2004 r. ślady zdjęte z bomby, która nie wybuchła, okazały się należeć do osoby pochodzącej z Afryki Północnej, co pomogło złapać terrorystę.

Zaglądanie w genotyp

Krakowscy genetycy pracują nad kolejnymi elementami genetycznego portretu. Na przykład nad łysieniem u mężczyzn.

– Wspólnie z innymi członkami konsorcjum: Centralnym Laboratorium Kryminalistycznym Policji, Uniwersytetem Warszawskim oraz firmą Kucharczyk pracujemy nad cechą tylko pozornie niemającą z kodem genetycznym nic wspólnego – zdradza dr Kupiec. – Nad wiekiem.

W genomie są obecne miejsca, których analiza pozwala określić wiek z dokładnością 6–7 lat. – Wykorzystuje się do tego tzw. stopień metylacji DNA. Otóż – wyjaśnia – w niektórych miejscach do par nukleotydów CpG dołącza się grupa metylowa –CH3, co powoduje zmianę aktywności danego genu. Okazało się, że na stopień metylacji wpływają czynniki środowiskowe. Nam udało się ją powiązać z wiekiem.

Genetyk śmieje się, że badania konsorcjum przydadzą się nie tylko policji, ale też... gabinetom kosmetycznym. – Przedwczesne starzenie w znacznej mierze oparte jest właśnie na metylacji DNA – mówi. – Wiek metylacyjny może być niższy lub wyższy od metrykalnego.

A to z kolei może kiedyś posłużyć szacowaniu trybu życia na podstawie DNA. To nie koniec informacji, które można by odczytać. Bada się np., czy w genach mamy skłonność do agresji. – Wiadomo, że warianty pewnych genów wpływają na usposobienie – mówi dr Kupiec.

Co już rodzi niepokojące pytania.

– Jak głęboko służby będą nam kiedyś chciały zaglądać w geny? – genetyk poważnieje. – Co by było, gdyby do zbieranych o nas danych informatycznych dodać profil genetyczny? Zwłaszcza – podkreśla – że można go dziś uzyskać ze śladu na przedmiocie ledwo przez kogoś dotkniętego.

Jak dodaje, w Polsce dramatycznie brakuje uregulowań prawnych i etycznych dotyczących genetyki. – Choćby badania ojcostwa można zlecić prywatnej firmie – opowiada. – Wystarczy wysłać do niej gumę do żucia wyrzuconą przez dziecko. Czy to etyczne? Czy działa na korzyść dziecka?

Tyle że nawet komputer w CSI przyszłości będzie mógł podać najwyżej prawdopodobne warianty twarzy. – Na ostateczny wygląd wpływają nie tylko geny, ale też procesy oddziałujące na ich ekspresję – tłumaczy dr Kupiec. – Moja babcia mawiała, że na wsi dzieci były niewysokie od tego, że ciężko pracowały. I coś w tym jest. Działanie genu nie ujawni się w pełni np. przy braku pokarmu czy witamin. A jeśli dana osoba jest bardzo otyła? Jej owal twarzy będzie inny.

To pieśń przyszłości, ale bardzo niedalekiej. Już dziś, jak mówi dr Kupiec, nową generację urządzeń do badania DNA wyposaża się w panel predykcyjny. Podają one od razu kolor włosów, oczu, pochodzenie biogeograficzne.

A wiek, możliwy wygląd, tryb życia czy usposobienie – za pięć, dziesięć lat?


Źródła: Nature.com, NewScientist.com, E. Gruza, M. Goc, J. Moszczyński, „Kryminalistyka – czyli rzecz o metodach śledczych”, Warszawa 2011

Dziękujemy, że nas czytasz!

Wykupienie dostępu pozwoli Ci czytać artykuły wysokiej jakości i wspierać niezależne dziennikarstwo w wymagających dla wydawców czasach. Rośnij z nami! Pełna oferta →

Dostęp 10/10

  • 10 dni dostępu - poznaj nas
  • Natychmiastowy dostęp
  • Ogromne archiwum
  • Zapamiętaj i czytaj później
  • Autorskie newslettery premium
  • Także w formatach PDF, EPUB i MOBI
10,00 zł

Dostęp kwartalny

Kwartalny dostęp do TygodnikPowszechny.pl
  • Natychmiastowy dostęp
  • 92 dni dostępu = aż 13 numerów Tygodnika
  • Ogromne archiwum
  • Zapamiętaj i czytaj później
  • Autorskie newslettery premium
  • Także w formatach PDF, EPUB i MOBI
89,90 zł
© Wszelkie prawa w tym prawa autorów i wydawcy zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów i innych części czasopisma bez zgody wydawcy zabronione [nota wydawnicza]. Jeśli na końcu artykułu znajduje się znak ℗, wówczas istnieje możliwość przedruku po zakupieniu licencji od Wydawcy [kontakt z Wydawcą]
Zastępca redaktora naczelnego „Tygodnika Powszechnego”, dziennikarz, twórca i prowadzący Podkastu Tygodnika Powszechnego, twórca i wieloletni kierownik serwisu internetowego „Tygodnika” oraz działu „Nauka”. Zajmuje się tematyką społeczną, wpływem technologii… więcej

Artykuł pochodzi z numeru TP 15/2014