Расплетая радугу: наука, заблуждения и тяга к чудесам
Шрифт:
Радиоактивные зонды — это тот инструмент, который Вы должны иметь наготове, прежде чем начнете использовать фингерпринтинг Джеффри. Другим необходимым инструментом является «рестрикционный фермент». Рестрикционные ферменты — это химические инструменты, которые специализируются на разрезании ДНК, но разрезании только в определенных местах. Например, один рестрикционный фермент может обследовать протяженность хромосомы, пока не найдет последовательность GAATTC (G, C, T и A — четыре буквы алфавита ДНК; все гены у всех видов на Земле отличаются только тем, что составлены из различных последовательностей из этих четырех букв). Другой рестрикционный фермент разрезает ДНК везде, где находит последовательность GCGGCCGC. В комплекте инструментов молекулярного биолога имеется множество различных рестрикционных ферментов. Они образуются бактериями, использующими их в целях собственной защиты. У каждого рестрикционного фермента есть своя собственная уникальная искомая цепочка, которая наводит ее на цель и разрезает.
Теперь
Мы можем измерить эти характерные длины, используя технику, которая существует в молекулярной биологии уже долгое время. Это обычная процедура, которая довольно похожа на рассеивание призмой, как сделал Ньютон с белым светом. Стандартная «призма» ДНК представляет собой колонку гель-электрофореза, то есть длинную трубку, заполненную желе, через которое пропускают электрический ток.
Раствор, содержащий вырезанные отрезки ДНК, смешанные все вместе, заливают в один конец трубки. Все фрагменты ДНК электрически притягиваются к отрицательному концу колонки, находящейся в другом конце трубки, и они равномерно движутся через желе. Но не все движутся с одной и той же скоростью. Подобно тому как свет с низкой частотой колебаний, распространяется сквозь стекло, маленькие фрагменты ДНК перемещаются быстрее, чем большие. В итоге, если Вы выключаете ток через соответствующий промежуток времени, фрагменты раскладываются по колонке, так же как раскладываются цвета Ньютона, потому что свет синего конца спектра с большей легкостью замедляется стеклом, чем свет красного конца.
Но мы еще не можем видеть фрагменты. Колонка желе выглядит одинаковой по всей высоте. Нет ничего, что бы указывало на то, что фрагменты ДНК различного размера скрываются в дискретных полосах на ее протяжении, и ничего, что бы указывало, какая полоса содержит какой ряд тандемных повторов. Как мы делаем их видимыми? Здесь в дело вступают радиоактивные зонды.
Чтобы сделать их видимыми, Вы можете использовать другой хитроумный метод, саузерн-блоттинг, названный в честь его изобретателя, Эдварда Саузерна. (Может несколько сбивать то, что есть другие методы, названные нозерн-блоттинг и вестерн-блоттинг, хотя нет никакого м-ра Нозерна или м-ра Вестерна.) Колонка желе вынимается из трубки и укладывается на промокательной бумаге. Жидкость в желе, содержащая фрагменты ДНК, просачивается из желе на промокательную бумагу. В промокательную бумагу предварительно вплетено множество радиоактивных зондов для определенных интересующих нас тандемных повторов. Исследуемые молекулы выстраиваются в линию на промокательной бумаге, располагаясь точно парами, по обычным правилам ДНК, со своими напарниками в тандемных повторах. Излишек исследуемых молекул смывается. Теперь единственные исследуемые радиоактивные молекулы, оставшиеся в промокательной бумаге — это те, которые связались со своими напарниками выхваченными из желе. Промокательная бумага затем помещается на кусок рентгеновой пленки, на которой потом радиоактивность оставляет след. Поэтому то, что Вы видите, когда проявите пленку — это ряд темных полос, еще один штрихкод. Окончательный узор штрихкода, который мы читаем на саузерн-блоттинге, является «отпечатками пальцев» личности, точно так же, как фраунгоферовы линии являются «отпечатками пальцев» для звезды, или линии форманты — «отпечатками пальцев» для гласного звука. Действительно, штрихкод, полученный из крови, выглядит очень похоже на фраунгоферовы линии или линии форманты.
Подробности метода фингерпринтинга ДНК весьма сложны, и я не буду сильно в них вдаваться. Например, одна стратегия состоит в том, чтобы обработать ДНК одновременно большим количеством зондов. И вы получаете, тогда ассортимент полос штрихового кода одновременно. В чрезвычайных случаях полосы сливаются друг с другом, и все, что Вы получаете, — это один большой мазок со всеми возможными размерами фрагментов ДНК, представленных где-либо в геноме. Это не хорошо для целей идентификации. В другой крайности, люди используют только один зонд, за раз ищущий один генетический «локус». Этот «однолокусовый фингерпринтинг» дает Вам хорошие, чистые полосы, как фраунгоферовы линии. Но только одну или две полосы на человека. Даже в этом случае шансы спутать людей малы. Причина в том, что характеристики, о которых мы говорим, не похожи «на карие глаза против голубых», когда многие люди были бы одинаковыми. Характеристики, которые мы измеряем, вспомните, представляют собой длины фрагментов тандемных повторов. Число возможных длин очень велико, поэтому даже
Сначала мы должны вернуться к нашему различию между ложноположительным и ложноотрицательным результатом. Свидетельство ДНК может быть использовано, чтобы оправдать невиновного подозреваемого, или оно может указать на виновного. Предположим, что сперма получена из влагалища жертвы насилия. Косвенные улики заставляют полицию арестовать человека, подозреваемого А. Подозреваемый А дает образец крови, и тот сравнивается с образцом спермы, используя единственный ДНК-зонд, чтобы исследовать один локус тандемного повтора. Если они отличны, подозреваемый А находится вне подозрений. Мы даже не должны рассматривать второй локус.
Но что, если кровь подозреваемого А соответствует образцу спермы в этом локусе? Предположим, что они оба имеют один и тот же узор штрихкода, который мы назовем узором P. Это согласуется с тем, что подозреваемый был виновным, но не доказывает этого. Могло случайно оказаться, что он просто имел общий узор P с реальным насильником. Мы должны теперь рассмотреть еще несколько локусов.
Если образцы снова соответствуют, какова вероятность, что такое сочетание было совпадением — ложноположительной ошибочной идентификацией? Здесь мы должны начать думать статистически о населении в целом. Теоретически, беря кровь выборочного мужчины в населении в целом, мы должны быть способны вычислить вероятность, что любые два мужчины будут идентичны в каждом интересующем нас локусе. Но из какой части населения мы производим нашу выборку?
Помните нашего одиночного бородача на старомодном опознании? Здесь его молекулярный аналог. Предположим, что, во всем мире только один из миллиона мужчин обладает узором P. Означает ли это, что есть один шанс на миллион несправедливо осудить подозреваемого А? Нет. Подозреваемый А может принадлежать к малочисленной группе людей, предки которых иммигрировали из определенной части мира. Локальные популяции часто разделяют генетические особенности, по той простой причине, что они происходят от одних и тех же предков. Из 2.5 миллионов южноафриканских голландцев, или африканеров, большинство происходят от одной партии иммигрантов на судне, которые прибыли из Нидерландов в 1652 году. Как индикатор узости этого генетического бутылочного горлышка, приблизительно миллион все еще носит фамилии 20 из этих первоначальных поселенцев. У африканеров намного выше частота определенных генетических болезней, чем в мировом населении в целом. Согласно одной оценке, приблизительно у 8 000 (каждого 300-ого) есть заболевание крови, вариегатная порфирия, которая намного реже встречается в остальнм мире. Причина, видимо, состоит в том, что они происходят от одной конкретной пары на судне, Геррита Джансзена и Ариаантдж Джакобс, хотя не известно, кто из них был носителем (доминантного) гена этого заболевания. (Девушка была одной из восьми девочек из роттердамского приюта, посаженных на судно, чтобы обеспечить поселенцев женами.) Собственно, до появления современной медицины заболевание не замечалось вообще, потому что его наиболее заметным симптомом является летальная реакция на определенное современное обезболивающее (южноафриканские больницы теперь обычно проверяют на наличие этого гена перед назначением обезболивающих средств). Другие поселения часто обладают локально высокой частотой других особых генов, по той же причине. Возвращаясь к нашему гипотетическому судебному делу, если и подозреваемый А, и реальный преступник принадлежат к одному и тому же меньшинству, вероятность случайной ошибки могла бы быть намного больше, чем вы могли бы подумать, если бы ваши оценки основывались на населении в целом. Дело в том, что частота узора P у людей в целом в таком случае не актуальна. Мы должны знать частоту узора P в группе, к которой принадлежит подозреваемый.
В этой потребности нет ничего нового. Мы уже видели аналогичную опасность на обычном опознании.
Если главный подозреваемый — китаец, бесполезно ставить его в ряд, в основном состоящий из представителей запада. И такие же статистические рассуждения о фоновой популяции необходимы при идентификации украденных товаров, так же как самих подозреваемых. Я уже упоминал, что выполнял обязанности присяжного в Оксфордском Суде. В одном из тех трех судебных дел, на котором я заседал, человек обвинялся в краже трех монет у конкурирующего нумизмата. Обвиняемый был пойман с тремя монетами, которые соответствовали утраченным. Заключение обвинения было красноречивым.
Дамы и господа присяжные, должны ли мы действительно полагать, что три монеты, в точности того же самого типа, что и три пропавших монеты, просто окажутся обнаружеными в доме конкурирующего коллекционера? Я заявляю Вам, что такое совпадение слишком большое, чтобы быть правдой.
Присяжным не разрешают перекрестный допрос. Это было обязанностью адвоката защиты, и он, хотя, несомненно, знал законы, и при этом обладал красноречием, имел не большее представление о теории вероятности, чем обвинитель. Мне жаль, что он не сказал что-то вроде: