所有值得了解的关于……抓捕罪犯的一切

13世纪的中国，一名农田工人被镰刀杀死——所有村民的镰刀都一样。因此，调查员让每个工人将他们的工具放在田里，并观察到只有一把镰刀吸引了苍蝇，苍蝇以寻找血液而闻名。其主人，也就是罪犯，立即招供了。

中国的镰刀杀人案是法医调查最早的报道案例之一。科学在证据收集和呈现中的作用随着时间的推移变得越来越重要，并且以不断加速的速度不断发展。

新的发现正在巩固最古老的技术，例如指纹识别，该技术于1892年首次由英国人弗朗西斯·高尔顿爵士系统化。例如，2015年，国家标准与技术研究院的化学家 Shin Muramoto 发现，指纹上的纹理会以可预测的速度释放一种称为棕榈酸的物质，从而使调查人员能够确定指纹的放置时间以及它们是否与犯罪在时间上相关。在奥尔巴尼大学，化学家 Jan Halámek 最近发表了一种基于皮肤油脂中氨基酸比例来确定留下指纹的人的性别的方法。

法医领域最重大的发展之一——DNA分析的出现（20世纪80年代）——仍在继续进步。它不仅仅是将嫌疑人与犯罪现场联系起来的手段，基因信息还能通过一个称为 DNA 表型分析的过程揭示有关罪犯外貌的线索。印第安纳大学-普渡大学印第安纳波利斯分校的遗传学家 Susan Walsh 成功地根据称为单核苷酸多态性 (SNP) 的遗传标记预测了眼睛和头发的颜色，而宾夕法尼亚州立大学的人类学家 Mark Shriver 则利用 SNP 制作了预测性的数字照片。

DNA 表型分析遇到了一些怀疑，这很重要，因为个人的自由可能岌岌可危；过度自信和伪科学在法医领域都有漫长而悲惨的历史。例证 A：高尔顿，指纹学的奠基人，错误地声称那些在体貌上与已知罪犯相似的人的脸上可以检测到犯罪倾向。去年，美国总统科学技术顾问委员会的一项研究引发了一系列新的担忧，发现从弹道测试到血迹飞溅分析的标准技术缺乏足够的科学支持。

然而，法医科学也是一种强大的自我审视技术，研究人员可以发现并纠正过去的不足。 Loyola 马里兰大学的生物学家 David Rivers 最近研究了血迹飞溅可能产生误导的原因，他观察到血液有时会被苍蝇传播。因此，在一种肯定会给中世纪中国的 CSI 留下深刻印象的举动中，Rivers 开发了一种喷雾剂，通过检测血迹中的苍蝇肠道酶来区分苍蝇传播的飞溅物。

看看研究人员正在改进现有调查方法的其他一些前沿方式。

检查受害者

当调查人员发现尸体时，他们想知道受害者死亡多久了。有许多成熟的技术，但每种技术都有显着的局限性。尸僵在很长一段时间内不够精确，而明显的昆虫存在则因地区而异。相比之下，“微生物一直存在于死亡现场，”科罗拉多州立大学的生物学家 Jessica Metcalf 说。随着尸体分解，微生物种群的兴衰遵循着可靠的轨迹，尽管实际的活动速度因温度和其他环境因素而异。

在过去的几年里，Metcalf 和她的同事们开发了一种“微生物时钟”，通过对皮肤和周围土壤中的微生物种群进行基因测序来测量死后时间。他们在“尸体农场”——科学家们研究捐赠尸体分解的室外设施——进行的实验，在25天内确立了2到4天的计时精度。微生物还可以显示尸体是否被移动过，并揭示原始位置。

宏基因组学（从环境中采样痕量遗传物质）的工具和研究人体微生物组的方法为疾病提供了见解，同时增强了细菌和真菌的打击犯罪的潜力。“我们还在研究使用皮肤微生物作为痕量证据，将人与他们最近接触过的物体或他们最近占用的空间联系起来，”Metcalf 说。微生物是隐形且无处不在的，是理想的证人。

调查犯罪现场

从头发的蛋白质标记，到尸体的微生物时钟，再到检测血迹飞溅中苍蝇肠道酶的喷雾剂，法医调查的工具和技术现在已经超出了任何单一调查员的专业知识范围。

因此，对于抓捕罪犯至关重要的酶、微生物和蛋白质可能会在犯罪现场被轻易忽略。召集大批专家既不切实际，又浪费宝贵时间，还可能污染证据。代尔夫特理工大学的研究人员与荷兰国家警察部队合作，提出了一种看起来有点像《 Pokémon Go》的解决方案：为 CSI 装备增强现实 (AR)。

佩戴肩式摄像头的调查人员可以让远程专家实时观察调查过程。他们甚至可以在犯罪现场的视频流中添加文本和箭头，地面上的 CSI 可以在手腕上佩戴的屏幕上或通过 Microsoft HoloLens 等眼镜看到。“移动警官将能够与远程专家联系，并更容易地共同破案，”前代尔夫特理工大学研究员、现任荷兰 AR 公司 Twnkls 研究主管的 Dragos¸ Datcu 解释说。

Twnkls 计划在年底前将该系统商业化应用于执法部门。如果这种方法流行起来，未来的夏洛克·福尔摩斯可能会发现自己需要一份案头工作。

识别罪犯

DNA 分析被普遍认为是法医鉴定领域的最高标准，并且几十年来一直成功地用于定罪或洗脱嫌疑人。事实上，2009 年的一份国家研究委员会关于法医科学的报告严厉批评了所有其他鉴定技术，从指纹识别到咬痕分析，认为 DNA 是唯一能够可靠地区分地球上任何两个人之间差异的技术。但 DNA 也有局限性。它会降解，并且难以从皮肤和头发等痕量证据中提取。因此，加州大学戴维斯分校的生物化学家 Glendon Parker 一直在研究 DNA 产生的蛋白质中的独特标记。“主要优势是蛋白质，特别是头发蛋白质，比 DNA 更稳定，”他解释说。基于蛋白质的鉴定依赖于使 DNA 对法医鉴定有价值的机制。单核苷酸多态性 (SNP，在 DNA 分析中用作遗传标记) 会在构成蛋白质的氨基酸中产生单氨基酸多态性 (SAP)。对刑事调查的挑战是找到一组 SAP，这些 SAP 可以轻松分离，并且整体上对每个人都是独一无二的。Parker 和劳伦斯利弗莫尔国家实验室的法医科学中心的同事们已经识别出100多种蛋白质标记，它们结合起来可以将一个人从1500万人中区分出来。他们还表明，这些蛋白质在头发中足够稳定，可以识别250年的人类遗骸。“然而，可行性与实施之间存在差距，”Parker 指出。“我们仍然需要优化样品处理，以便能够分析一根头发。”而且他们需要找到可以从74亿人中识别一个人的 SNP。他认为还需要几年时间，在此期间，他预计会将这项技术扩展到皮肤细胞。有头皮屑的罪犯，当心了！

头发分析：工作原理

1. 来自犯罪现场的头发被研磨和处理，以将蛋白质分解成更小的肽。

2. 肽混合物被溶解和离子化，然后导入质谱仪。

3. 该仪器测量肽的重量以及肽分解后所有碎片组件的重量。碎片重量产生的模式可用于将肽与单氨基酸多态性 (SAP) 序列进行匹配。

4. 当在肽序列中发现特定的 SAP 时，调查人员就知道该个体具有产生该多态性的 DNA。如果所有肽序列中的多态性都与嫌疑人的一致，那么就可以将该嫌疑人与证据联系起来。

5. 检测和比较的标记肽越多，匹配对嫌疑人越独特的可能性就越大。