南方周末特约撰稿 李恬
2016年8月26日,涉嫌于1988年到2002年在白银等地作案9起,逍遥法外28年的连环杀人凶手高承勇终于落网。而侦破“白银案”的关键,正是Y染色体检测技术。凶手的远房堂叔因行贿罪被监视居住,警方发现其Y染色体与“白银案”凶案现场发现的凶手Y染色体同源,说明此人与案犯来自同一家族,据此确定了凶手的身份。
人体细胞核内含有23对染色体,包括22对常染色体和1对性染色体,其中性染色体与性别有关,男性的性染色体组成为XY,女性为XX。Y染色体只从父亲传给儿子,同一父系内的男性通常有一致的或者非常接近的Y染色体。Y染色体检测技术正是根据这个原理,检测不同的男性个体是否来自同一个父系祖先。
Y染色体检测的应用范围很广,除了用于刑侦,还可用于亲子鉴定,研究人类起源和进化研究等等。美国第三任总统托马斯·杰弗逊因被怀疑与女仆有染并生下私生子,此事多年没有定论。美国现代科学家利用Y染色体检测技术,对女仆儿子的后代和杰弗逊家族的男性进行基因检测,证明了杰弗逊总统确实有私生子。
不少科幻作品也肯定了基因检测技术在刑侦中的应用。在日本科幻电影《白金数据》中,未来政府秘密建立基因数据库,搜集了全国人民的DNA数据,通过对犯罪分子留在现场的DNA进行比对,警方可以快速、准确地确定真凶或者受害者的身份。
为了探讨基因检测技术在现实中的应用,南方周末对目前正在哈佛大学医学院遗传学系从事博士后工作的王传超进行了专访。王传超毕业于复旦大学,也曾在德国马普人类历史科学研究所从事博士后工作,研究领域包括利用Y染色体调查曹操世系,从Y染色体解析东亚人群历史等,在著名的《科学》杂志上发表过《反驳“语音多样性支持语言从非洲扩张的系列奠基者效应”》等论文。
南方周末:不少人对Y染色体检测技术还相当陌生,你能不能给我们简单介绍一下这项技术?
王传超:Y染色体仅存在于男性体内。男性体内的性染色体包括一条来自母亲的X染色体和一条来自父亲的Y染色体,也就是说男性的Y染色体只能来源于父亲,所以人类性染色体的遗传方式决定了Y染色体遵从严格的父系遗传。
Y染色体在遗传过程中,染色体主干有95%以上的部分不会发生基因重组,保证了子代能完整地继承父代的Y染色体主干,所以Y染色体主干是严格父系遗传的。
人类染色体上有很多STR位点(DNA中的一种短串联重复序列,不同个体的STR序列有很强的特异性),来自同一父系家族的男性,他们Y染色体的STR位点相似度也比较高。用现代分子生物学技术,对比男性Y染色体主干的STR位点,便可判断这些男性是否来自同一个父系后代。
南方周末:传说美国第三任总统托马斯·杰弗逊曾和女仆生下私生子,美国现代科学家为了判断流言的真伪,也是用这项技术,对女仆儿子的后代和杰弗逊家族的男性进行基因检测,证实了两者来自同一个父系家族。请问你认为就目前来说,这项技术足够成熟,足够可信了吗?这项技术还能运用在什么方面呢?
王传超:1802年,美国第三任总统托马斯·杰弗逊因被怀疑与女仆莎莉·海明斯生育孩子而遭到起诉。此后,人们一直对此事争论不休,而科学家福斯特用Y染色体回答了这个问题。福斯特比较了杰弗逊的叔叔、莎莉的大儿子和最小儿子的男性后代的Y染色体,得出结论杰弗逊是莎莉的最小儿子的生父。
Y染色体鉴定父系亲缘关系这项技术已经足够成熟,足够可信,但鉴定的结果解读与检测的位点数目有关,比如说A检测了Y染色体上的5个STR位点,结果发现和B的一样,但这并不能说A和B就一定有父系亲缘关系,因为再多检测几个位点或许就能发现A和B不同。所以检测的STR位点要足够多,结果才会可信。
这项技术还能运用在群体遗传学的比较分析、父系寻根溯源等。
南方周末:你读博时的研究包括利用Y染色体调查曹操世系,还有从Y染色体解析东亚人群历史等等。这算不算Y染色体检测技术的另一个用途?这些研究有什么意义?
王传超:这是Y染色体检测的另一用途。我们应用Y染色体遗传标记,把遗传结构分析与地方志和族谱的研究结合起来,文理交叉,探明中华姓氏的源流,并更精细地构建出中华民族的父系遗传结构图谱,为彻底理清中华民族的起源、迁徙和融合历史,提供最全面翔实的参考资料,提升人们对自身血脉、家族、民族及国家的认同性。
南方周末:你在国内读博的时候就在著名的《科学》杂志上发表了文章《反驳“语音多样性支持语言从非洲扩张的系列奠基者效应”》,现在又在国外做博后,对国外的技术也很了解。你认为中国的Y-DNA染色体检测技术在世界处于什么水平?
王传超:目前中国的法医Y-STR检测还大多使用国外Applied Biosystems的仪器和试剂盒,国内也有机构自己研发试剂盒,但应用范围不大。总体来说,这项技术对国外技术仍有依赖性。
南方周末:Y染色体检测的方法只适用于男性,如果是女性的话,应该用什么方法确定血缘关系呢?
王传超:女性可以通过线粒体DNA。线粒体是细胞里面的一种细胞器,里面也含有少量DNA,跟细胞核里的DNA不一样。线粒体仅存在于卵子中,精子里就不含线粒体,所以线粒体仅能从母亲传递给儿女,可以根据线粒体中的DNA追溯你的母系祖先。
南方周末:一些杀人犯在犯案后为了不让警方发现死者身份,会用极端方式毁尸灭迹。就生物学角度来看,你觉得这些行为能干扰警方破案吗?
王传超:这并不能完全销毁体内的DNA,仍可以通过DNA对比来一步步找寻死者亲属。
南方周末:在日本科幻电影《白金数据》里,政府秘密建立基因数据库,搜集了全国人民的DNA数据,通过对犯罪分子留在现场的DNA进行比对,警方可以快速、准确地确定真凶或者受害者的身份。你认为将来我们政府有没有可能建一个基因数据库一类的东西,每个人都储存一份基因数据在里面,方便破案?这个设想现实吗?
王传超:很多人认同建立法医DNA数据库,主要是针对犯罪分子,不扩大到全民。如果我们政府能建立一个涵盖全民的基因数据库,那当然会方便办案,但如果这么做了,同时又会引发遗传资源如何使用等伦理学问题。