Как найти преступника по крови

В преддверии Дня сотрудников органов следствия России, который отмечался в минувшие выходные, ЧС-ИНФО побывал в ДНК-лаборатории Следственного управления Следкома России в Новосибирской области и узнал, что помогает раскрыть самые тяжкие преступления во всей Сибири и почему некоторые экспертизы длятся по полгода.

«Клеточки – они везде»

Если раньше преступников находили по отпечаткам пальцев, то теперь  – все чаще по генетическому следу. Молекулярно-генетические экспертизы сейчас стали одним из самых эффективных инструментов криминалистов при расследовании убийств, изнасилований и других тяжких преступлений.

«Когда-то биологи могли исследовать только слюну, кровь и семя мужчин. Сейчас же, в основном, мы работаем с эпителиальными клетками. Эпителий постоянно слущивается – клеточки сыпятся с нас постоянно. И волосы, – рассказывает эксперт экспертно-криминалистического отдела следственного управления СКР  по Новосибирской области Евгения Шульгина. –  Сейчас преступники не курят, потому что знают, что на окурке останется слюна. Почти не стало жвачек на глазках, пальцев тоже почти нет. Зато практически всегда и везде есть эпителиальные клетки».

Эти самые клетки на вещдоках с мест преступлений находят восемь экспертов, которые работают на всю Сибирь. Требования – более чем серьезные: вчерашний выпускник вуза сюда точно не попадет. В штате – ученые, кандидаты наук и уникальные для России специалисты. Например, эксперт, изучающий Y-хромосому. Благодаря ему можно получить не только генетический профиль, но и определить этногеографическое положение человека, то есть выяснить национальность человека, оставившего биологический след на месте преступления.

«Был такой педофил, девочки описывали восточную внешность. Выделили ДНК педофила, сделали анализ по Y-хромосоме. Эксперты сказали, что человек по мужской линии относится к бурятам, и даже называли конкретный район в Бурятии. Когда Очирова задержали, оказалось, что у него мать русская, а отец действительно бурят и как раз из того самого района», – делится эксперт лаборатории.

Руслан Очиров совершил 14 преступлений, первое – в 2003 году. Он проникал в подъезды вслед за девочками, заходившими с улицы домой. Как только дети открывали двери квартир, незнакомец обращался к ним, представляясь сотрудником ЖЭКа, говорил, что нужно проверить счетчик. Убедившись, что родителей дома нет, Очиров совершал надругательство над детьми и уходил.

«Невидимые» следы

Генетический профиль, над которым усердно работают в лаборатории – это некий график с цветными пиками и множеством цифр на мониторе компьютера. В таком виде эксперт получает результаты исследования биологического следа. Но прежде чем его получить, эксперт проводит десятки манипуляций.

Начинается все с осмотра вещественных доказательств. В молекулярно-генетическую лабораторию СКР в Новосибирске доставляют вещдоки с мест преступления со всей Сибири – всё, что может указать на преступников. Были здесь даже бетонные плиты, резиновые лодки, и разобранные автомобили.

«Приходит к нам вещественное доказательство. Сначала мы описываем упаковку, сверяем подписи понятых, а затем вскрываем упаковку, осматриваем вещи и фотографируем. Далее каждый из вещдоков рассматриваем с использованием спецтехники – в ультрафиолете и со специальными фильтрами. Так ищем биологические следы на вещах: кровь, слюну, волосы, фрагменты костей, мышечной ткани, выделения. Все, что относится к биологии и из чего можно получить генетический профиль человека, – рассказывает эксперт. – Часть следов – например, кровь – они видимы глазу. Другие пятна – допустим, слюну на белой поверхности, семя – мы можем не увидеть. Для этого существует специальная техника – источник криминалистического света».

Найденные на вещдоках биологические следы вырезаются и в пробирках отправляются в другие кабинеты, где из них выделяют ДНК. Сложный процесс начинается с установления природы следов – эксперты определяют, что именно оставил преступник – кровь, семя, слюну, волос или иное. Затем – выделение ДНК из клеток, путем ее разрушения, определение качества и количества выделенной ДНК, размножение определенных участков ДНК, разделение и визуализацию. Затем следует анализ полученных результатов, вероятностно-статистическая оценка и, наконец, заключение эксперта.

«Анализируются все образцы ДНК, которые мы получили, и создаются генетические профили. Погрешностей у нас нет: мы можем сделать профиль, сделать его второй раз, третий, и они всегда будут идентичны. Генетический профиль строго индивидуален для каждого человека. Одинаковый только у однояйцевых близнецов, у родственников он будет похож. Но у каждого он уникальный», – говорит Евгения Шульгина.

Задача экспертов – составить генетический профиль, а поиском  человека, ДНК которого совпадет с этим профилем, занимаются сотрудники других отделов.

«По делу Чуплинского было 19 эпизодов. С разных мест преступлений шел одинаковый профиль. Мы определили генетический профиль насильника, а как его найти – это уже работа оперативников. По этому делу привозили около пяти тысяч образцов ДНК», – рассказывает эксперт лаборатории.

Евгения Чуплинского признали виновным в убийстве 19 проституток. Он убивал с конца 1990-х. Расчлененные тела обнаруживали в разных частях города — чаще всего на обочинах дорог и свалках. Отрезанные головы находили завернутыми в мешки или капюшоны, лица погибших были обезображены пентаграммами.

«Мы не вслепую работаем»

Кстати, прежде чем искать биологические следы на предметах, доставленных с места преступления, эксперт детально изучает обстоятельства дела со следователем: вчитывается в протокол осмотра места происшествия, выстраивает несколько возможных версий произошедшего и отрабатывает их. Это даёт возможность понять, что и где искать.

«Опытный эксперт уже знает, в каких местах можно найти следы. Поступила, например, одежда с трупа. Можно совершенно бестолково всю её на квадратики разрезать, и тогда понадобится много времени на экспертизу. А можно, подумав, проанализировав обстоятельства дела, предположить, как был найден труп. Если были вывернуты карманы, то, скорее всего, там есть следы преступника. Мы не вслепую работаем – изучаем, где более вероятно найти следы», – продолжает Евгения Олеговна.

Эксперт рассказывает, что детальный анализ и моделирование преступления помогает раскрывать дела, которые произошли уже очень давно.

«Нашли старый-престарый труп. Ни следов крови, ничего нет. Судя по фотографии, его тащили за ноги – приспущены штаны. Возможно, стаскивали из машины и под мост кинули. Я предполагала, что его тащили за ноги. Несмотря на то, что много лет прошло и одежда уже полусгнила, с этих мест, где предположительно держал  преступник, я сняла эпителиальные клеточки и получила чистый профиль преступника. Было два предполагаемых лица, кто его мог убить. И действительно профиль совпал с ДНК одного из них», – вспоминает Евгения Шульгина.

Биологические следы, оставленные на вещественных доказательствах, как правило, остаются пригодными для исследования ДНК даже спустя десятки, а то и сотни лет. Поэтому возможности, открывшиеся криминалистам с появлением молекулярно-генетической экспертизы, стали поводом для ревизии вещественных доказательств.  Когда эксперты-генетики СКР только начинали работать, им доверили проведение повторных экспертиз по старым, уже отработанным, делам.

«Раньше эксперты работали на ощупь, когда не было этой техники. Теперь всё иначе, – рассказывает Евгения Шульгина, показывая шапку с двумя аккуратно вырезанными квадратиками. – Это шапка подозреваемого в убийстве парня, труп которого нашли в гаражах. Делали экспертизу, шапочку осмотрели, никаких следов. Эксперты сделали несколько вырезов, но не попали никуда, написали, что крови нет. И подозреваемого отпустили. Мы сделали  повторную экспертизу, наша техника показала места, где точно есть кровь. Оказалось, что это кровь убитого парня».

Другая повторная экспертиза, но уже с использованием новой техники, помогла восстановить честное имя мужчины, которого оклеветала падчерица, обвинив его в изнасиловании.

«Отчима-то посадили, а мы потом разобрались, что след на платье девочки содержит  эпителиальные клетки и семя. Семя действительно отчима, а эпителиальные клетки – не девочки, а её мамы. То есть она  села в пятно и сказала, что он изнасиловал. К сожалению, не успели освободить: он скончался в тюрьме», – вздыхает эксперт.

Исследование длиной в полгода

Сейчас практически ни одно дело по серьезным статьям не проходит без генетической экспертизы. Поэтому в лаборатории большая очередь на исследования: некоторые из-за большого объема вещдоков могут длиться несколько месяцев.

«ДНК выделяется одинаковое количество времени, анализируется все в автоматическом режиме, тут все стандартизировано. Но чем больше вещдоков в экспертизе, тем дольше она делается. Если надо изучить только плавки с потерпевшей, на это уйдет неделя. Было дело, по которому мы работали, наверное, полгода. Всё, что нашли у людоеда Спесивцева, всё привезли к нам – порядка 80 мешков с вещами разных людей, окровавленной обувью, одеждой», – рассказывает Евгения Шульгина.

Александра Спесивцева называют «новокузнецким канибаллом» и считают одним из самых жестоких серийных убийц. На его счету как минимум двадцать жертв, по которым собраны доказательства. Не доказаны еще шестьдесят. Девушек он убивал с особой жестокостью, в некоторых случаях заставлял их есть плоть предыдущих жертв. Заманивать женщин домой и избавляться от останков маньяку помогала мать.

Но есть и срочные экспертизы, когда счет идет на часы. В таком случае эксперты работают в лаборатории круглосуточно.

«В основном наши эксперты не выезжают, но иногда это требуется. Следователи-криминалисты, конечно, всему обучены, они знают, как изымать все следы, они универсалы, но иногда едет именно эксперт-генетик. В некоторых случаях  без нашего участия следы могли быть утеряны. Было такое дело: пропала школьница в Новосибирской области, вечером нашли трупик. Наш эксперт-генетик выехал, снял следы, клеточки, приехал в лабораторию и к утру у нас уже были результаты, был профиль. Как раз под утро нашли человека со следами крови, который мог быть причастен. Взяли образец, привезли к нам, мы сравнили. Еще сутки не прошли, а мы уже точно сказали, что этот человек – преступник», – говорит эксперт.

В целом же в законе обозначено: экспертиза должна быть проведена в разумные сроки. «То есть не затягивать, но и не гнать», – отмечает эксперт.

«Не найдут следы – я ни при чем»

В этой лаборатории сразу становится понятно: у преступников просто нет шансов остаться неизвестным.  Эксперты могут найти ДНК даже из мельчайших следов – прямо как в классических сериалах о следователях.

«Нас сравнивают с ФЭС (Федеральная Экспертная Служба из сериала «След» (16+), – Прим.Ред), – улыбается Евгения Олеговна. – Когда сериал только появился, там было очень много неграмотного. А потом, может быть, появились консультанты, и сейчас уже все более приближенно к нашей работе, все меньше ляпов».

Эксперт смеется: преступники тоже смотрят кино, на преступление идут в масках. А уже бывалые в местах заключения люди – рецидивисты – не сознаются, пока генетики не дают заключения.

«Некоторые уже отсидели и “школу прошли”. Они совершают повторные преступления, рецидивисты, и не сознаются. Говорят:  “Если ваши генетики на месте преступления найдут мои следы, я явку с повинной напишу, я сознаюсь. Не найдут – я ни при чем, не накажете”. Но эпителий он всегда находится», – заключает эксперт экспертно-криминалистического отдела следственного управления СКР  по Новосибирской области Евгения Шульгина.

– Алексей Валерьевич, что сейчас представляет из себя экспертно-криминалистическая служба?

– Сегодня экспертно-криминалистическая служба МВД России – самая разветвленная, многочисленная и высокотехнологичная. Ее сотрудники, зачастую владеющие несколькими специальностями, выполняют основной объем работы по производству экспертиз и исследований, осуществлению выездов на места происшествий, обеспечению в целом криминалистического сопровождения раскрытия и расследования преступлений за счет использования последних достижений науки и техники. При непосредственном участии экспертов российской полиции раскрывается, как минимум, каждое третье преступление. Ежегодно проводится свыше двух миллионов экспертиз и исследований.

– Какое направление сейчас самое перспективное?

– Одним из наиболее динамично развивающихся направлений судебно-экспертной деятельности, способствующих значительному повышению раскрываемости преступлений, является исследование ДНК. Криминалистические исследования ДНК в системе МВД начали проводиться с 1988 года, когда Государственным комитетом СССР по науке и технике было принято решение об организации лаборатории генотипоскопии на базе Всесоюзного научно-криминалистического центра МВД СССР (в настоящее время – ФГКУ «ЭКЦ МВД России»). Первые опыты эксперты-биологи выполняли на базе Всесоюзного центра психического здоровья АМН СССР, где уже исследовалась ДНК человека для установления причин многих психических заболеваний. Сегодня в нашем ведомстве функционирует самая мощная в России сеть лабораторий для проведения исследований ДНК и учёта получаемой геномной информации – в более чем 80 % территориальных органов МВД России на региональном уровне. Ежегодно экспертами МВД России исследуются сотни тысяч биологических следов и сравнительных образцов. Всего за 2019 год методом ДНК-анализа проведено более 92 тысяч экспертиз и исследований, способствовавших раскрытию преступлений.

– Как можно установить, что именно вот этот конкретный человек причастен к преступлению?

– Объектами исследования являются любые ткани и выделения человека, которые содержат ДНК. Современные методы ДНК-анализа позволяют исследовать микроколичества биологического материала. Следы могут быть настолько небольшими, что обнаружить их на месте происшествия зачастую невозможно, поэтому изымаются предметы, подозрительные на предмет наличия биологических следов человека. С ними работают уже в лабораторных условиях. В последнее время часто на исследование представляются невидимые следы.

– Как это – невидимые?

– Это так называемые контактные следы. Они возникают на любых предметах в результате прикосновений человека.

– Можно на примере какого-нибудь конкретного дела объяснить, как это бывает?

– Вот, например, в селе Курсавка Ставропольского края двое неизвестных при помощи гвоздя отжали пластиковое окно и проникли в дом пожилой женщины, ветерана Великой Отечественной войны. Преступники жестоко избили хозяйку, похитили вещи и деньги, после чего скрылись. На месте преступления обнаружен гвоздь, на котором при производстве генотипической экспертизы выявлен генетический материал неизвестного мужчины. При проведении ряда сравнительных исследований образцов биологического материала лиц, проверяемых на причастность к совершению преступления, установлено совпадение генетических признаков следа и образца подозреваемого. Подозреваемый задержан, от него получены признательные показания. То есть основная задача экспертизы – определить конкретного человека, от которого происходит биологический объект, а также исключить любых непричастных лиц. 

– Что для этого делается?

– Для этого, как правило, выполняют сравнительное исследование генетических признаков изучаемого объекта и биологического образца лица, от которого, предположительно, произошел объект. При становлении метода криминалистического ДНК-анализа существовала необходимость одновременного исследования ДНК биологического следа и сравнительного образца, что существенно ограничивало возможности экспертизы. В настоящее же время результаты, полученные в любой лаборатории страны, могут оперативно использоваться при исследованиях, выполняемых в другой лаборатории.

– А как быть, если никаких образцов для сравнения у экспертов нет? Тупик?

– Достоверное отождествление следа возможно и при отсутствии сравнительных образцов. В этом случае можно использовать базу данных геномной информации. Она содержит сведения о генетических профилях биологических следов, обнаруженных на местах происшествий, и генетических профилях лиц, подлежащих учету или обязательной геномной регистрации. При сравнении полученного профиля ДНК изучаемого объекта с данными, хранящимися в базе, можно установить лицо – источник биологического объекта, и раскрыть преступление.

– Но для того, чтобы база работала лучше, в ней должна содержаться генетическая информация как можно большего количества людей, верно?

– Зарубежный опыт показывает, что базы данных ДНК начинают функционировать эффективно, если в них содержится геномная информация не менее 1 % населения страны. В российской базе содержится геномная информация более 0,6 % населения нашей страны.

– То есть пока этого недостаточно, чтобы эффективно расследовать преступления? Что нужно, чтобы информации в базе стало больше?

– Сейчас по поручению руководства страны проводится работа по совершенствованию законодательства в части расширения перечня лиц, подлежащих обязательной геномной регистрации. В ближайшие годы прогнозируется увеличение массива базы до 3,5 % населения России. Увеличение количества лиц, генетическая информация которых находится в базе данных, позволит повысить эффективность использования геномной информации в раскрытии преступлений.

– Сколько по времени живут следы ДНК? Есть какой-то час «икс», после которого преступник может расслабиться и быть уверенным, что теперь-то его точно никто не найдет?

– Можно и спустя годы раскрыть преступление. Поясню на примере одного из таких дел. В мае 2015 года в одном из районов Костромской области обнаружен труп несовершеннолетней девушки, возбуждено уголовное дело по факту убийства. В результате судебных генетических экспертиз следов, изъятых при осмотре места происшествия и тела убитой, установлен генотип подозреваемого, который помещен в базу геномной информации. На причастность к совершению преступления в течение трех лет проверены порядка 8 000 человек. В 2018 году в результате генетического исследования образца буккального эпителия подозреваемого гражданина Дирко, и последующей проверки его генетического профиля по базе установлено совпадение с генетическим профилем следа, изъятым со срезов ногтей с правой и левой кистей рук убитой. В результате Дирко, ранее судимый за убийство и изнасилование несовершеннолетней, арестован спустя три года после того, как он совершил убийство.

-То есть чем больше данных в геномной базе, тем меньше шансов, что преступник уйдет безнаказанным?

– Как видите, расширение перечня лиц, подлежащих обязательной государственной геномной регистрации, позволит исключить факты уклонения преступником от постановки на учет в геномную базу и повысить раскрываемость преступлений с ее помощью. Однако и в настоящее время база успешно используется для раскрытия и расследования преступлений, в том числе серийных, особо тяжких и имеющих общественный резонанс. К примеру, благодаря базе геномной информации установлено, что следы по 12 эпизодам преступлений, связанных с совершением изнасилований в г. Тулуне Иркутской области с 2001 года, принадлежат одному мужчине. В январе 2019 года при проверке по базе данных генетического профиля гражданина Ш. установлено совпадение с биологическим материалом преступника. В дальнейшем гражданин Ш. дал признательные показания в совершении преступных действий в отношении 24 женщин.

– А если никаких данных на предполагаемого преступника в вашей базе нет, что тогда делать?

– При исследовании ДНК, в отличие от других экспертиз, можно идентифицировать объект без применения прямого сравнительного исследования. Достаточно сопоставления с генетическими признаками ближайших родственников. Это часто используется при идентификации останков неопознанных трупов, которую невозможно провести с помощью традиционных и антропометрических методов. В этих случаях сравниваются генетические признаки останков и предполагаемых родителей или детей погибшего, либо генетические признаки митохондриальной ДНК останков и предполагаемых сестер или братьев, а также родственников по материнской линии – бабушки, родных братьев и сестер матери или бабушки.

– В практике экспертов-криминалистов были такие дела?

– Конечно. Например, 22 июля 1995 года в Барнауле в очистных сооружениях обнаружен расчлененный труп неустановленной женщины без головы, а спустя 5 лет, 2 августа 2000 года, в лесном массиве – череп неустановленной женщины. В ходе изучения оперативно-поисковых дел установлена схожесть останков с гражданкой К., без вести пропавшей в июне 1995 года. В результате проведения экспертизы по сравнению генетических признаков зубов от черепа и образцов буккального эпителия предполагаемой матери без вести пропавшей, гражданка К. была идентифицирована. При анализе ДНК можно установить родство, в частности отцовство или материнство. Подобные исследования проводятся как по уголовным делам, связанным с детоубийствами или подменой детей, так и при разрешении спорного отцовства. Кроме того, благодаря особенностям наследования генетических признаков митохондриальной ДНК возможно установить родственную связь по материнской линии между людьми, состоящими в непрямом биологическом родстве. Так, сотрудниками ЭКЦ МВД России подтверждено родство между внучкой и предполагаемой бабушкой, костные останки которой обнаружены в лесном массиве.

– Какие еще преступления, кроме убийств, можно раскрыть при помощи анализа ДНК?

– Наиболее распространенное преступление в сфере экологии – незаконная охота и добыча водных биологических ресурсов. К сожалению, преступления такого рода сложно доказать. Злоумышленники всегда пытаются скрыть факт убийства животного. Они разделывают тушу, затрудняя видовое определение животного по морфологическим признакам и выдавая получившийся продукт за мясо крупного или мелкого рогатого скота. В таком случае следы биологического материала, обнаруженные на месте происшествия, одежде и обуви браконьеров, на орудиях убийства и транспортных средствах, могли бы стать принципиально новой доказательственной информацией при расследовании дел о незаконной охоте, но в силу отсутствия знаний о применяемых методиках ДНК-типирования животных, остаются незадействованными. Методы, используемые для идентификации диких животных, также могут пригодиться при рассмотрении дел, связанных с обманом в сфере продуктов питания (продажей более дешевых сортов рыбы и мяса взамен более дорогих).

– То есть, если немного утрировать, эксперт может по ДНК даже определить, не подсунули ли ему в магазине дешевую рыбу под видом дорогой?

– Сейчас в ЭКЦ МВД России организовано проведение экспертиз по определению видовой принадлежности рыб семейства лососевых. Также сотрудники Центра ведут научно-исследовательскую работу по адаптации методик исследования ДНК, разработанных Всероссийским научно-исследовательским институтом рыбного хозяйства и океанографии, в целях определения видовой принадлежности рыб семейства осетровых для использования их в экспертно-криминалистическом сопровождении раскрытия и расследования преступлений. Кроме того, в ЭКЦ МВД России на завершающем этапе находится апробация способов исследования ДНК диких животных, в том числе занесенных в Красную книгу, результаты которой планируется широко использовать в криминалистической деятельности.

– Какие перспективы развития у криминалистического исследования ДНК?

– Современные методы исследования ДНК позволяют с высокой точностью дать следствию поисковую информацию о некоторых фенотипических признаках (цвет волос, кожи, глаз) человека, оставившего следы на месте преступления, а также его этническом происхождении. Для дальнейшего совершенствования сферы судебной генетики заключено соглашение о взаимодействии между МВД России и Национальным исследовательским центром «Курчатовский институт», в рамках которого рассматривается возможность разработки отечественных технологических подходов по установлению этнической и географической принадлежности человека, его морфологических признаков, элементов внешнего облика с использованием технологий определения последовательности нуклеиновых кислот «нового поколения».

Справка «МК»: По ДНК можно создать трехмерную модель головы конкретного человека. Это хорошее подспорье для сыщиков. Но точным такой инновационный «фоторобот» все равно не будет. Это подтверждено исследованием группы ученых.  Основываясь на нескольких сотнях трехмерных сканирований человеческих лиц, результатах исследования ДНК, популяционных данных, исследователи разработали алгоритм, позволяющий строить 3D-изображение лица. В дальнейшем при секвенировании более 1 000 геномов разного возраста и этнического происхождения, а также их обработке с помощью специального программного обеспечения для построения прогнозной модели лица идентифицировано только 74 %. Связано это с тем, что уже в эмбриональном периоде формирование черепно-лицевого комплекса зависит не только от сигналов генов и молекулярных процессов, протекающих внутри плода, но и от влияния внешней среды: например, образа жизни матери, применяемых ею медицинских препаратов, явных и скрытых заболеваний.

Генетические технологии, ворвавшиеся в человеческую жизнь в конце прошлого столетия, изменили наш мир настолько, что без них его уже невозможно представить. Не обошло это «поветрие» и криминалистику, где уже десятки лет генетическая идентификация используется как быстрый и относительно дешевый метод, позволяющий находить преступников и раскрывать их деяния, не выходя из лаборатории. Новая статья из цикла о криминалистике познакомит читателей с классическими генетическими подходами в этой сфере и осветит перспективы их дальнейшего развития.

В предыдущих статьях нашего спецпроекта мы рассказывали об истории возникновения криминалистики и ее развитии [1], а также о разнообразных видах криминалистических экспертиз [7]. А этот материал мы посвятим молекулярно-генетической экспертизе, в частности — такому ее разделу как ДНК-дактилоскопия или ДНК-идентификация. Мы поговорим об истории появления этой системы методов, изучим, как она работает и какие задачи решает. Также мы немного затронем тему ДНК-фенотипирования — восстановления облика человека с использованием ДНК.

Генетика и криминалистика: история синтеза, или Как стать рыцарем своей королевы

Сто пятьдесят лет назад Иоганн Фридрих Мишер открыл нуклеиновые кислоты, представление о которых со временем перевернуло мир [2]. К середине XX века стало понятно, что ДНК и РНК являются носителями наследственной информации, затем была описана их структура, а чуть позднее появились многочисленные методы, позволяющие нарезáть эти молекулы в пробирке с помощью клеточных ферментов рестриктаз [3]; амплифицировать их, используя метод ПЦР [4]; и даже прочитывать последовательность конкретных генов и геномов, применяя многочисленные методы секвенирования [2] .

Подробнее о перечисленных методах работы с ДНК вы можете прочитать в статьях из цикла «Биомолекулы» «12 методов в картинках»: «Секвенирование нуклеиновых кислот» [2], «Генная инженерия. Часть II: инструменты и техники» [3] и «Полимеразная цепная реакция» [4].

Первоначально работы с генетическим материалом проводили буквально на «коленке» и не всегда могли воспроизвести даже в соседней научной лаборатории. Но время шло, подходы менялись, а методы стандартизировались до такой степени, что постепенно внедрились в прикладные исследования и даже биотехнологические производства.

В 1984 году научное сообщество всколыхнула новость — ученым удалось выделить и прочитать фрагмент ДНК вымершей и сохранившейся лишь в музейных коллекциях бурчелловой зебры [5]. Годом позже шведский генетик Сванте Паэбо подтвердил возможность использования музейного и археологического материалов для фундаментальных научных исследований, впервые проанализировав генетический материал египетских мумий. Спустя годы выяснилось, что анализируемые им образцы были загрязнены современным генетическим материалом [6], однако развитие методов секвенирования все же позволило работать даже с минимальными количествами плохо сохранившейся ДНК.

Новыми техниками анализа генетического материала заинтересовались и криминалисты. Дело в том, что привычные к тому времени методы классической дактилоскопии и анализа групп крови имели свои ограничения и в некоторых случаях давали осечки .

С подробным рассказом о дактилоскопической, серологической и многих других видах экспертиз вы можете ознакомиться в предыдущей статье нашего спецпроекта «Криминалистика и судебные экспертизы: запутанная история» [7].

В 1984 году британский ученый Алек Джеффрис (рис. 1) разработал и представил метод идентификации личности человека с использованием его генетического материала. В дальнейшем этот подход получил название ДНК-дактилоскопии (или ДНК-идентификации), завоевав любовь и уважение у криминалистов всего мира. Джеффрис же за свою работу был посвящен в рыцари.

ДНК-дактилоскопия: преимущества и недостатки генетических методов

Проведение генетического анализа полученных на месте преступления биологических образцов во многом упростило работу следователей. Они получили надежный инструмент, позволяющий идентифицировать преступника или его жертву, добывать неоспоримые улики и раскрывать преступления.

Главные преимущества генетической дактилоскопии — возможность работать даже с небольшими количествами биологического материала и высокая точность, позволяющая идентифицировать личность, — при условии соблюдения всех требований к анализу, включая повторные эксперименты, его достоверность превышает 99%. Этот подход стал одним из важнейших в расследовании преступлений [8].

Важно отметить, что классические методы ДНК-дактилоскопии не позволяют проводить идентификацию однояйцевых близнецов, генетический профиль которых одинаков, поскольку они формируются из одной оплодотворенной яйцеклетки .

Там, где не может справиться генетика, на помощь приходит эпигенетика! Использование эпигенетики в криминалистике позволяет решать некоторые задачи, недоступные «классической» генетике, в том числе возможность различения монозиготных близнецов. Подробнее об этом читайте в следующей статье нашего спецпроекта.

Для анализа ДНК в первую очередь нужна сама ДНК, но далеко не всегда получается извлечь качественный генетический материал из биологических образцов, подвергшихся воздействию химических и термических факторов. Попадая в окружающую среду, эта молекула вступает в химические реакции, разрушается (фрагментируется) и модифицируется, хотя в благоприятных условиях может сохраняться тысячелетиями [9]. Известно, что наиболее древний генетический материал предков человека удалось извлечь из костных останков наших человекообразных сородичей, обитавших на территории Пиренейского полуострова (Сьерра-де-Атапуэрка) около 430 тысяч лет назад [10]. Специфический микроклимат некоторых пещер с низкими показателями влажности и температуры значительно увеличивает время жизни генетического материала. Однако ДНК в обнаруженных на месте преступления образцах зачастую представлена в минимальных количествах и также, как и в археологических образцах, бывает сильно разрушена.

В Европе и Соединенных Штатах обращают внимание на еще один минус генетической дактилоскопии, связанный с вмешательством в личную жизнь человека и нарушением его приватности. Борцы за права человека опасаются, что генетическая информация преступников и лиц, подозреваемых в совершении преступлений, может попасть в третьи руки и затем использоваться ненадлежащим образом [11]. Например, уже известны случаи использования генетической информации для контроля над мусульманскими меньшинствами в китайской провинции Синьцзян [12]. США также планируют проводить систематический сбор профилей ДНК иммигрантов, находящихся под федеральным арестом [13]. Очевидно, что опасения борцов за права человека не беспочвенны и имеют под собой реальные основания.

ДНК-дактилоскопия: как это работает

В основе методов ДНК-дактилоскопии лежит генетическая изменчивость человека. Нуклеотидные замены в ДНК (в зависимости от частоты в популяции, их называют также ДНК-полиморфизмами, или мутациями) делают нас индивидуально различными. Причем эти отличия могут быть найдены как в ядерных, так и в митохондриальных геномах — небольших кольцевых молекулах ДНК, которые регулируют работу митохондрий, энергетических «фабрик» клеток.

Следует отметить, что ДНК-полиморфизмы можно обнаружить в геноме каждого из нас — именно они становятся нашим неповторимым ДНК-штрихкодом. Некоторые из них могут стать причиной серьезных заболеваний [14], но в большинстве случаев они никак не влияют на нашу жизнедеятельность.

Современные методы ДНК-дактилоскопии используют разнообразные генетические варианты в разных участках генома. Например, анализ тандемных повторов — коротких повторяющихся последовательностей генома, количество которых различается у двух случайно взятых людей [1], [15], — позволяет четко проводить тест на отцовство или находить дополнительные улики против подозреваемого в совершении преступления. По Y-хромосомным ДНК-маркерам можно определить пол человека. Генетические маркеры позволяют получать информацию об этнической принадлежности родственников индивидуума, его цвете глаз или волос. Более того, эпигенетическая информация (например, метилирование ДНК) дает возможность оценить биологический возраст отдельных клеток, тканей и организма в целом [16]. В этой статье мы подробнее поговорим о вышеперечисленных методах генетического анализа. А использованию эпигенетики в криминалистике будет посвящена следующая статья нашего спецпроекта.

Сбор и выделение ДНК из биологического материала

Выделение и анализ ДНК из криминалистических образцов на первый взгляд сопоставимы с искусством. Иногда невозможно представить себе, что несколько капель крови или частички кожи под ногтями жертвы могут стать важнейшей уликой при расследовании уголовного дела. На самом деле действия криминалистов на месте преступления отточены и проходят по единому сценарию, одна из основных целей которого — поиск биологического материала, пригодного для выделения (экстракции) ДНК. Для этого могут использоваться любые биологические ткани и выделения человека: костные останки, зубы, волосяные луковицы, кровь, эпителиальные клетки, пот, слюна, образцы спермы, экскременты и т.д.

Биоматериал на вещдоках может сохраняться десятилетиями. Зачастую для исследования эксперт отбирает только часть материала — столько, сколько ему нужно для выделения ДНК. Например, при наличии на ноже следов крови, эксперт не смывает всю кровь, а делает небольшой смыв непосредственно перед выделением ДНК. При этом на ноже остаются следы, по которым через несколько десятков лет удается провести повторную экспертизу.

В клеточном ядре ДНК находится в тесном контакте с многочисленными органическими молекулами, необходимыми для ее эффективного функционирования. Однако для проведения генетического анализа из исследуемого образца должны быть удалены углеводы, липиды и белки, которые могут снижать эффективность применяемых методов и, как следствие, влиять на раскрываемость преступлений.

Выделение ДНК занимает немного времени благодаря разнообразным коммерческим наборам и системам, специально разработанным для экстракции нуклеиновых кислот (например, AutoMate Express DNA Extraction System от Thermo Fisher Scientific). Кроме того, в крупных криминалистических центрах с тысячами анализов в день этот процесс полностью автоматизирован и проводится при участии роботов под надзором оператора. К слову, роботизированные системы получили широкое применение не только в криминалистических лабораториях, но и во многих медицинских и биотехнологических центрах, позволяя ускорить процесс, снизить себестоимость работ и значительно снизить вероятность ошибки.

После экстракции ДНК растворяют в специальном составе, где при необходимости она может храниться в течение многих лет (при температуре −20 °C или −80 °C).

Генетический анализ

Сразу после экстракции ДНК перед специалистом встает вопрос о дальнейших путях ее анализа. С момента внедрения ДНК-идентификации в криминалистику методы молекулярной биологии изменились настолько, что существует сразу несколько возможных их вариантов. Наш дальнейший рассказ будет освещать разнообразные техники анализа ДНК, которые эксперты-криминалисты используют в своей практике.

Полиморфизм длин рестрикционных фрагментов (RFLP-анализ)

RFLP-анализ — исторически один из первых методов для ДНК-идентификации. Он основан на использовании специальных клеточных ферментов — рестриктаз. Рестриктазы могут распознавать некоторые участки на молекуле нуклеиновой кислоты и разрезать ее по этим участкам [3]. К настоящему времени описано несколько тысяч подобных ферментов. После разрезания молекулы ДНК рестриктазами проводится оценка длин полученных фрагментов, с использованием гель-электрофореза (рис. 2).

Поскольку не существует полностью идентичных человеческих геномов (кроме однояйцевых близнецов), разница или сходство в получаемых профилях длин ДНК-фрагментов может быть неплохим маркером как для идентификации личности, так и для определения родства. Однако данный метод подразумевает фрагментацию ДНК, и потому он чувствителен к качеству и количеству исходного генетического материала. Поэтому в настоящее время RFLP-анализ практически не используется — в отличие от других методов, речь о которых пойдет ниже.

Анализ числа тандемных повторов в геноме

Тандемные повторы — это повторяющиеся друг за другом копии одной и той же короткой последовательности ДНК [15]. Повторы, которые представляют интерес для криминалистов, включают в себя локусы с варьирующим числом тандемных повторов (variable number of tandem repeat locus, VNTR) и короткие тандемные повторы (short tandem repeats, STR). Также их называют мини- и микросателлитами, соответственно.

VNTR имеют длину от шести до сотни нуклеотидов; участки генома, где они расположены, могут достигать длины в несколько тысяч нуклеотидов. В последнее время VNTR в криминалистике практически не используются. Золотым стандартом ДНК-дактилоскопии сегодня считаются короткие тандемные повторы (STR).

Об анализе коротких тандемных повторов мы уже рассказывали в первой [1] и второй [7] статьях нашего спецпроекта. Здесь же мы напомним, что суть данного метода заключается в амплификации методом ПЦР участков ДНК, содержащих эти короткие повторяющиеся последовательности, длина которых различна у двух случайно взятых людей [4]. После амплификации длину полученных фрагментов оценивают с помощью гель-электрофореза или капиллярного электрофореза. Для этих целей можно использовать набор Quantifiler™ Trio DNA Quantification Kit и систему QuantStudio 5 от Termo Fisher Scientific. QuantStudio 5 — это зарегистрированный в России компактный, настольный прибор, обладающий широкими возможностями.

Как и в случае с предыдущим методом, главным идентифицирующим фактором STR-анализа служит длина полученных фрагментов, которая уникальна для каждого человека и зависит от числа повторов в анализируемом участке. STR-анализ отличается высокой точностью и скоростью, а также низкой ценой. Важным условием для анализа выступает качество генетического материала.

STR-анализ появился в практической криминалистике почти двадцать лет назад, но и по сей день остается основным методом идентификации личности. Результаты анализа ДНK подозреваемых и преступников — генетические профили — криминалисты заносят в специальные базы данных. Поэтому при обнаружении на месте преступления биологических следов, из которых удается выделить ДНК, стало возможным идентифицировать всех людей, уже попадавших в поле зрения правоохранительных органов. Эти же маркеры используются для поиска пропавших без вести людей и для установления отцовства.

Как правило, системы, разработанные для идентификации личности, позволяют анализировать сразу несколько локусов генома (10–24), включая ген белка амелогенина, по которому определяют пол. Ген амелогенина есть и на X-хромосоме, и на Y-хромосоме, но различается размером, что позволяет установить пол человека.

ДНК-полиморфизмы, анализ Y-хромосомы и митохондриальной ДНК

Кроме тандемных повторов при анализе ДНК используют так называемые однонуклеотидные полиморфизмы (single nucleotide polymorphism, SNP). Это замены одного нуклеотида на другой, которые когда-то появились в результате мутаций, а потом распространились в популяциях человека. Современные методы анализа ДНК позволяют легко выявлять их. SNP есть и в ядерной ДНК, и в митохондриальной. По SNP можно построить «родословные» для каждого фрагмента генома. Из-за рекомбинации — обмена частями хромосом при образовании половых клеток — эти родословные получаются очень сложными. Подробнее об однонуклеотидных полиморфизмах вы можете прочитать в предыдущих статьях нашего спецпроекта: «Наука на службе закона: криминалистика» [1] и «Криминалистика и судебные экспертизы: запутанная история» [7].

Однако есть два компонента генома человека, которые рекомбинации не подвержены. Это Y-хромосома, определяющая мужской пол, и митохондриальная ДНК. Y-хромосома наследуется сыновьями от своих отцов, и выявленные в ней полиморфные локусы (SNP и STR) используют для построения родословной по мужской линии. Митохондриальная ДНК передается только по материнской линии и позволяет оценить родство между женщиной и ее потомками по женской линии — как женщинами, так и мужчинами. Но мужчины свою митохондриальную ДНК детям не передают, поэтому «женская линия» родословной на них обрывается.

Митохондриальная ДНК не так часто используется в криминалистике, но в некоторых случаях она имеет неоспоримые преимущества — например, при работе с плохо сохранившимися образцами, а также в тех случаях, когда необходимо установить родство по материнской линии. Она содержится в клетке в большом количестве копий, от десятков до тысяч, поэтому даже при разрушении ДНК ее все еще можно выделить и проанализировать. По сути, именно митохондриальная ДНК позволила предположить, что останки, найденные в начале 1990-х годов под Екатеринбургом, принадлежат членам царской семьи (подробности этой истории — ниже).

Кроме того, фрагменты митохондриальных генов цитохромоксидазы I (COI) [17] и цитохрома b (CYTB) [18] широко используются в проектах, связанных с ДНК-баркодированием животных — определением их видовой и даже внутривидовой принадлежности.

Из-за разнообразных мутаций геномы различных видов значительно изменились в процессе эволюции. Некоторые мутации вредны и зачастую отфильтровываются естественным отбором. Подавляющее большинство — нейтральны. Есть мутации, имеющие положительный эффект: они позволяют биологическому виду приобрести различные адаптации и завоевать экологические ниши. ДНК-различия между видами позволили разработать специальные тест-системы для их идентификации.

Секвенирование по Сэнгеру

Секвенирование ДНК — это группа методов, позволяющих прочитывать последовательность нуклеотидов. Своим появлением метод секвенирования по Сэнгеру во многом обязан британскому биофизику Фредерику Сэнгеру, который получил сразу две Нобелевские премии по химии [19]. Одна из этих престижных научных наград нашла его как раз за разработку метода считывания нуклеотидных последовательностей (ДНК и РНК), ныне известного как секвенирование [2]. Метод получил настолько широкое распространение и общемировое признание, что до сих пор используется как в фундаментальной науке, так и в самых различных наукоемких отраслях промышленности. Не смогла обойтись без этого типа анализа и криминалистика.

Сэнгеровское секвенирование редко используется для идентификации личности или определения отцовства. В настоящее время этот метод используется для анализа митохондриальной ДНК и, соответственно, установления родства по женской линии. Также с его помощью можно определить видовую принадлежность материала, например, вид осетровых, икру которых правоохранительные органы регулярно изымают из оборота. Если исследование покажет, что черная икра принадлежит, например, амурскому осетру или калуге, то вывод будет только один — такая икра добыта браконьерами. Ведь с 1998 года Международной конвенцией по торговле видами дикой фауны и флоры осетровые рыбы внесены в список видов, подвергающихся угрозе, — поэтому в России вылов этих рыб запрещен [20]. Поскольку и в аквакультуре данные виды рыб не выращиваются, то единственный способ получения такой икры — незаконный. Также существуют гибриды между калугой и осетром, которые как раз выращиваются на легальных «рыбных фермах». Для различения такого вида рыбы, полученного в условиях аквакультуры, и его дикого сородича применяют анализ STR-маркеров, о котором мы писали выше.

Приборы, позволяющие проводить секвенирование по Сэнгеру, также применяют для визуализации и последующего анализа результатов фрагментного анализа (RFLP- и STR-анализы), о которых мы писали ранее.

Высокопроизводительное секвенирование (NGS)

Появление и развитие методов современного высокопроизводительного секвенирования ДНК (next-generation sequencing, NGS) способствовало значительному прогрессу в геномике и молекулярной биологии. Эти обладающие высокой пропускной способностью технологии (миллионы молекул ДНК за один запуск) и низкой себестоимостью в пересчете на один прочитанный нуклеотид быстро развивались в последние годы и стали важным аналитическим инструментом в геномных исследованиях. К настоящему времени их применение стало рутинной процедурой, которая внедряется во многих сферах деятельности, в том числе и в криминалистике. Преимущество этих методов состоит в том, что, в отличие от ранее описанных методов RFLP- и STR-анализов, размер анализируемых фрагментов ДНК может составлять несколько десятков нуклеотидов, что позволяет работать с сильно деградировавшим биологическим материалом, подвергшимся воздействию термических, химических и прочих факторов. Именно эти методы генетического анализа существенно продвинули современную палеогенетику, позволив восстановить геномы неандертальца, денисовского человека или шерстистого мамонта, обитавших на нашей планете десятки тысяч лет назад [9]. Эти же подходы наиболее эффективны в работе со сложными криминалистическими образцами, позволяя воссоздать генотип и подтвердить наличие на вещественных доказательствах биологического материала преступника или жертвы.

За последние полтора десятка лет коммерческие компании предложили сразу несколько методов высокопроизводительного секвенирования. Некоторые из них — пиросеквенирование от компании Roche или классическое лигазное секвенирование — ушли в историю [2], другие сохранились и продолжают модифицироваться. Здесь мы рассмотрим только те технологии, которые остаются актуальными для криминалистических исследований в 2020 году.

• Полупроводниковое секвенирование основано на регистрации локального изменения рН в момент удлинения синтезируемой цепи ДНК-полимеразой на матрице ДНК и реализована в приборах биотехнологической компании Thermo Fisher Scientific — Ion S5 / Ion S5 XL.
• Секвенирование на молекулярных кластерах реализовано в приборах компании Illumina (MiniSeq, MiSeq, NextSeq и NovaSeq) и основывается на переводе информации о флуоресценции в ходе синтеза дочерней цепи ДНК в последовательность нуклеотидов.
• Нанопоровое секвенирование появилось на биотехнологическом рынке сравнительно недавно и пока не завоевало значительного признания в криминалистике по причине относительно большого количества ошибок. Однако и оно имеет свои перспективы, в том числе из-за простоты и потрясающей скорости пробоподготовки и секвенирования. Технология реализована на приборах компании Oxford Nanopore (MinION, GridION X5, PromethION и SmidgION) и основывается на детекции изменений силы тока при прохождении молекул нуклеиновых кислот через специальные белковые поры. Изменение силы тока в процессе миграции молекулы ДНК через белковую пору позволяет определять тип нуклеотида, проходящего через пору в конкретный отрезок времени [21].

Благодаря использованию технологий высокопроизводительного секвенирования криминалистика получила эффективный инструмент, который открыл новые возможности для одновременного анализа многочисленных участков (локусов) ядерного и митохондриального геномов. Важным плюсом этих методов является возможность отличать даже однояйцевых близнецов (по соматическим мутациям), что невозможно при проведении RFLP- или STR-анализов.

ДНК-дактилоскопия: от теории к практике

Все озвученные выше методы ежедневно демонстрируют свою эффективность в раскрытии преступлений, и в том числе позволяют раскрыть некоторые исторические загадки.

Пожалуй, самое интересное исследование с использованием методов ДНК-дактилоскопии провела группа ведущего российского генетика Евгения Рогаева (рис. 6).

В начале 1990-х годов в окрестностях Екатеринбурга нашли захоронение людей, которые, исходя из предварительного анализа, являлись членами царской семьи. Это предположение вызвало бурные споры, поскольку останки двух детей последнего русского царя не были идентифицированы. В 2007 году неподалеку от первого захоронения обнаружили обгоревшие останки еще двух человек — мальчика и молодой женщины (рис. 7).

Повторный анализ костных останков из первого и второго захоронений отбросил все сомнения — ученые подтвердили, что они принадлежат членам царской семьи [22], [23]. В ходе исследования ученые не только сравнили образцы между собой, но и оценили генетический материал, полученный из пятна крови на рубашке Николая II, хранящейся в Эрмитаже. Более того, провели сравнение результатов ДНК-экспертизы останков и ныне живущих потомков рода Романовых и королевы Виктории, бабушки императрицы Александры. По всем генетическим системам родство подтвердилось.

В ходе исследования царских останков ученые проводили генетический анализ деградированной ДНК, анализировали митохондриальный геном и ядерные STR-маркеры, проводили поиск мутаций в генах факторов свертываемости крови (поскольку царевич Алексей страдал гемофилией). Подробно ознакомиться со всеми подходами и видами анализов ДНК, которые использовались в этом исследовании, можно в статье, опубликованной в журнале Acta Naturae [23]. Мы же чуть подробнее остановимся на интересном факте, который был обнаружен при проведении митохондриального анализа.

В результате проведенных исследований подтвердилась выявленная в останках Николая II гетероплазмия (различия в последовательности) митохондриальной ДНК. Гетероплазмия — относительно редкое явление, которое подразумевает наличие сразу двух типов митохондриальных геномов у человека. Обычно ее появление связано с мутациями в митохондриальной ДНК, происходящими на разных стадиях созревания ооцитов. В этом случае в яйцеклетке содержится «старая» версия митохондриальной ДНК и «новая», мутантная, и дети получают оба варианта. Именно это при первом исследовании останков в 1990-х годах и обнаружил эксперт Павел Иванов у Николая II и его брата Георгия — в части их молекул митохондриальной ДНК, которые они получили от своей матери Марии Федоровны, в позиции 16169 выявлен нуклеотид С, в другой части в этой же позиции стоит Т. Две версии митохондриальной ДНК «держатся» не очень долго — показано, что за два-три поколения одна из них у потомков теряется. Как показало исследование Евгения Рогаева, это и произошло у потомков сестер Николая II — у сына его сестры Ольги в этой позиции выявлен С, а у правнучки Ксении — Т (рис. 8) [23].

В 2017 году методы ДНК-дактилоскопии использовали в судебных слушаниях о наследстве известного испанского художника-сюрреалиста Сальвадора Дали (1904–1989 гг.). Мария Пилар Абель Мартинес утверждала, что приходится внебрачной дочерью живописцу, рассчитывая на наследство, которое он завещал Испании. По требованию суда была проведена эксгумация тела Дали, и генетический анализ наглядно продемонстрировал беспочвенность требований женщины [24].

ДНК-дактилоскопия: другие применения

Кроме идентификации человека ДНК-дактилоскопия находит применение во многих других аспектах криминалистических исследований. К ним относятся идентификация видов животных, растений и даже микроорганизмов.

Видовая идентификация является одним из важнейших компонентов в судебной практике. В некоторых случаях ДНК-дактилоскопия используется при расследовании преступлений, связанных с браконьерством или торговлей исчезающими видами [26]. Кроме того, она применяется в расследовании крупных мошеннических схем в пищевой промышленности, например, для оценки видов, присутствующих в мясных или рыбных продуктах. С целью экономии некоторые недобросовестные производители могут добавлять в свою продукцию более дешевые виды мяса, рыбы [27] или заменять животные белки растительными.

Современные методы генетического анализа позволяют различать наркосодержащие растения — в частности, каннабис. Уже сегодня разработаны STR-маркеры, с высокой долей вероятности идентифицирующие наркосодержащие и промышленные сорта конопли [28]. Так же как и с животными, методы ДНК-идентификации используются для борьбы с браконьерством и незаконным сбором растений, находящихся на грани вымирания и занесенных в красные книги.

Немаловажным направлением криминалистических исследований может стать и анализ микробиоты. Дело в том, что многие бактерии являются хорошей уликой для следствия: состав бактериальных сообществ носового платка, забытого на месте преступления, может много рассказать о его владельце, включая его диету и список сопутствующих заболеваний [29]. Комок грязи, упавший с подкрылка автомобиля, может нести информацию о последнем маршруте транспортного средства. Бактериальный состав лесных, луговых, глинистых или песчаных типов грунта значительно различается и поэтому может стать не менее эффективной уликой, чем определение местоположения по активности мобильного телефона.

ДНК-фенотипирование: восстановление облика по ДНК

Стремительно развивающиеся новые технологии ДНК-дактилоскопии позволяют быстро и эффективно идентифицировать криминалистический материал. Развитие геномики, физической антропологии, методов магнитно-резонансной и компьютерной томографии, 3D-моделирования, а также нейросетевых алгоритмов сделали возможным восстановление облика человека по его биологическому материалу (рис. 10).

Несмотря на то, что нейросетевые алгоритмы были предложены еще в ‘50-х годах прошлого столетия, до последнего времени их потенциал не был полностью раскрыт. Однако появление больших объемов данных и повышение скорости вычислений, позволившее использовать нейросети с большим количеством слоев, привело к качественному скачку их эффективности.

В 2012 году применение нейросетевого подхода снизило ошибку классификации изображений более чем на 10%, и уже к 2015 году нейросети превзошли человека в данной задаче. В это же время алгоритмы искусственных нейронных сетей получили широкое распространение в распознавании речи. Многослойные архитектуры получили название глубоких нейронных сетей, а за их использованием закрепился термин «глубокое обучение».

Сегодня обучение глубоких нейронных сетей является наиболее бурно развивающимся направлением в областях машинного обучения и искусственного интеллекта [30]. В последнее время наблюдается бурный рост методов применения глубоких нейронных сетей как в создании фотореалистичных изображений, так и в геномных исследованиях, что является крайне актуальным для криминалистики.

Развитие технологий считывания геномных данных, методов антропологического анализа, компьютерного 3D-моделирования, биоинформатических методов и нейросетевых алгоритмов позволяет обрабатывать значительные массивы геномной и антропологической информации и связывать ее, используя нейронные сети.

Прогнозирование фенотипа (внешнего облика) человека, используя его генетическую информацию, активно развивается и уже успешно применяется правоохранительными органами Соединенных Штатов.

После многочисленных этапов обучения нейронная сеть стала предсказывать не только этническую принадлежность или морфологические признаки (цвет глаз или цвет волос), но и воссоздавать облик человека по образцу ДНК, полученному с места преступления. Первоначально грубо, но в процессе продолжающегося самообучения, в том числе и положительного опыта криминалистической практики, эта технология эффективно участвует в воссоздании облика человека по оставленному им на месте преступления биологическому материалу.

* * *

Молекулярно-генетическая экспертиза — это крайне важный высокотехнологичный раздел криминалистики. Помимо того, что сегодня молекулярно-генетическая экспертиза является золотым стандартом криминалистики, она продолжает свое активное развитие как в виде самостоятельного направления, так и в синтезе с другими криминалистическими (и не только) дисциплинами. Благодаря работе экспертов-генетиков было и будет раскрыто еще множество дел и преступлений, а неизбежное совершенствование технологий открывает новые горизонты для использования молекулярной генетики в криминалистике.

1. Наука на службе закона: криминалистика;
2. 12 методов в картинках: секвенирование нуклеиновых кислот;
3. 12 методов в картинках: генная инженерия. Часть II: инструменты и техники;
4. 12 методов в картинках: полимеразная цепная реакция;
5. Russell Higuchi, Barbara Bowman, Mary Freiberger, Oliver A. Ryder, Allan C. Wilson. (1984). DNA sequences from the quagga, an extinct member of the horse family. Nature. 312, 282-284;
6. Jo Marchant. (2011). Ancient DNA: Curse of the Pharaoh’s DNA. Nature. 472, 404-406;
7. Криминалистика и судебные экспертизы: запутанная история;
8. The evaluation of forensic DNA evidence. Washington (DC): National Academies Press, 1996;
9. Древняя ДНК: привет из прошлого;
10. Matthias Meyer, Juan-Luis Arsuaga, Cesare de Filippo, Sarah Nagel, Ayinuer Aximu-Petri, et. al.. (2016). Nuclear DNA sequences from the Middle Pleistocene Sima de los Huesos hominins. Nature. 531, 504-507;
11. Ewen Callaway. (2018). Supercharged crime-scene DNA analysis sparks privacy concerns. Nature. 562, 315-316;
12. Клещенко Е. (2019). ДНК-идентификация и права человека. PCR.news;
13. Ученые обеспокоены планами правительства США по сбору ДНК-данных у всех задержанных иммигрантов. (2019). PCR.news;
14. За генный полиморфизм приходится платить;
15. Повтор, еще повтор!;
16. Эпигенетические часы: сколько лет вашему метилому?;
17. Paul D. N. Hebert, Alina Cywinska, Shelley L. Ball, Jeremy R. deWaard. (2003). Biological identifications through DNA barcodes. Proc. R. Soc. Lond. B. 270, 313-321;
18. Yong-Yi Shen, Xiao Chen, Robert W. Murphy. (2013). Assessing DNA Barcoding as a Tool for Species Identification and Data Quality Control. PLoS ONE. 8, e57125;
19. Паевский А. (2019). Нобелевские лауреаты: Фредерик Сэнгер. Indicator;
20. Плетнев С. (2015). Интервью заведующего Лабораторией молекулярной генетики ВНИРО Николая Мюге «Вкус под микроскопом». «Рыбоохрана России». 3;
21. Нанопоровое секвенирование: на пороге третьей геномной революции;
22. E. I. Rogaev, A. P. Grigorenko, Y. K. Moliaka, G. Faskhutdinova, A. Goltsov, et. al.. (2009). Genomic identification in the historical case of the Nicholas II royal family. Proceedings of the National Academy of Sciences. 106, 5258-5263;
23. Григоренко А.П., Боринская С.А., Янковский Н.К., Рогаев Е.И. (2009). Достижения и особенности в работе с древней ДНК и с ДНК из сложных криминалистических образцов. Acta Naturae. 3, 56–68;
24. Salvador Dali: DNA test proves woman is not his daughter. (2017). BBC News;
25. Русакова Е. (2019). Генетики подтвердили личность погибшего в 1812 году французского генерала Гюдена. N+1;
26. Shang-Yin Vanson Liu, Chia-Ling Carynn Chan, Oceana Lin, Chieh-Shen Hu, Chaolun Allen Chen. (2013). DNA Barcoding of Shark Meats Identify Species Composition and CITES-Listed Species from the Markets in Taiwan. PLoS ONE. 8, e79373;
27. Julien Bénard-Capelle, Victoire Guillonneau, Claire Nouvian, Nicolas Fournier, Karine Le Loët, Agnès Dettai. (2015). Fish mislabelling in France: substitution rates and retail types. PeerJ. 2, e714;
28. Christophe Dufresnes, Catherine Jan, Friederike Bienert, Jérôme Goudet, Luca Fumagalli. (2017). Broad-Scale Genetic Diversity of Cannabis for Forensic Applications. PLoS ONE. 12, e0170522;
29. Liisa Lilje, Triin Lillsaar, Ranno Rätsep, Jaak Simm, Anu Aaspõllu. (2013). Soil sample metagenome NGS data management for forensic investigation. Forensic Science International: Genetics Supplement Series. 4, e35-e36;
30. Рецензия на книгу «Верховный алгоритм»;
31. Manfred Kayser. (2015). Forensic DNA Phenotyping: Predicting human appearance from crime scene material for investigative purposes. Forensic Science International: Genetics. 18, 33-48.

Есть масса способов найти человека. Один из них – по ДНК. Дезоксирибонуклеиновая кислота – хранилище генной информации, уникальной для каждого из нас. Какие этапы проходят биообразцы по пути с места преступления в зал суда? Корреспонденты m24.ru узнали об этом в беседе с главным экспертом биологической лаборатории ЭКЦ УВД по ЦАО ГУ МВД России по Москве, майором полиции Натальей Шенкер. Текст публикуется в рамках проекта “Лица порядка”.

1Для проведения экспертизы ДНК сотруднику лаборатории необходим биологический образец: фрагмент ткани (например, крови) или органа (например, уха). Сбором образцов на месте происшествия занимается первый отдел Экспертно-криминалистического центра. После фотографирования изымают либо предмет-носитель генной информации (например, волос с луковицей), либо пятно путем соскоба (например, слюну). Влажные следы подсушиваются и упаковываются по-отдельности.

2При попадании в лабораторию образцы крови и любая ботаника помещаются в холодильник, чтобы избежать порчи и гниения. При температуре -20°C они могут храниться в течение года. Для безопасности в ходе исследования эксперт носит халат, респиратор, маску и большие перчатки. Использование защиты абсолютно необходимо при работе с тухлыми вещами – такие чаще всего привозят из больниц. При обработке включают сильную тягу, чтобы не распространялся запах. Отработанные образцы не хранятся.

3Рассмотрим процесс на примере отрезка материи, пропитанного кровью. Кусочек кладется в стерильную пробирку и заливается раствором, в котором пролежит следующие 18 часов.

4После этого начинается подсчет количества ДНК, он занимает порядка двух часов. Успех исследования зависит от уровня концентрации ДНК в образце – чем больше, тем лучше. Если содержание – меньше 0,01 нанограмма на миллилитр, есть опасность неудачи.

5Если все получилось, результат в течение трех часов увеличивают на специальном приборе, чтобы компьютер мог работать с цепочкой.

6Последний этап – определение конкретного генотипа человека, электрофорез.

Тут самое время ввести пару понятий: “локус” и “хромосома”. Локус – это месторасположение гена в хромосоме. Хромосома – это структура внутри клеточного ядра, ответственная за хранение, реализацию и передачу наследственной информации.

Чтобы получить процент точности в 99%, нужно обладать 16 локусами. То есть нужно знать, как расположены 16 генов. Так бывает далеко не всегда, а чем меньше локусов мы нашли, тем ниже точность. Впрочем, даже половины может оказаться достаточно. В зависимости от количества данных разнится и время, которое занимает последний этап работы с ДНК.

Работа усложняется если в образце кровь не одного человека, а нескольких. Смесь из двух частей разделить можно, но больше – уже очень вряд ли получится. Интересно, что испортить образец ДНК намеренно нельзя – если генная информация есть в клетках, она никуда не денется. Если по какой-то причине в процессе исследования была допущена ошибка, вернуться на шаг назад невозможно – нужно все делать заново. В случае, если образец невелик, требуются максимальная концентрация, кропотливость, внимательность.

7В среднем на все уходит около двух дней. По их истечении эксперт демонстрирует выявленную цепочку, которую можно пробить по всероссийской базе ЭКЦ МВД и найти конкретного человека-носителя или просто поставить на учет. Результаты экспертизы подкрепляются к материалам дела.

Софья Бассэль и Сергей Блохин

Специалисты центра исследовали более 25,5 тысячи биологических объектов: кровь, слюну, клетки кожи, пот и так далее. Проверили также свыше 13,5 тысячи лиц, большая часть из которых – подозреваемые в совершении противоправных деяний.

– Начиная с 2013 года в лаборатории проводится ДНК-типирование заключенных, – рассказывает начальник ДНК-лаборатории Владимир Ушаков. – Сейчас на ДНК-учет поставлено порядка девяти тысяч граждан, отбывающих наказание в местах лишения свободы, расположенных на территории республики.

По найденному биологическому следу удается вывести на чистую воду и серийных преступников. Подобная история случилась в городе Усинске. Кто-то в течение нескольких лет совершал набеги на торговые организации. Задержать злоумышленника удалось после того, как он похитил в одном из магазинов сейф, в котором было 435 тысяч рублей . В помещение вор проник через окно.

На месте преступления эксперт нашел след обуви и биологический материал, который мог оставить злоумышленник.

Специалисты установили, что кражу совершил гражданин, причастный к ряду аналогичных, совершенных ранее. Кроме того, биологические следы злоумышленника совпали и со следами, оставленными на месте ЧП еще в 2014 году, когда из магазина похитили велосипеды.

Полицейские разослали приметы подозреваемого всем патрульным нарядам. Серийным вором оказался мужчина 1985 года рождения. Ему предъявили обвинения в совершении не менее пяти краж из магазинов. Усинский суд приговорил его к трем с половиной годам лишения свободы.

Владимир Ушаков уверен, что у ДНК-исследований колоссальные возможности. Поэтому и делается ставка на изъятие биологических следов, на ДНК-исследования, поскольку именно они дают стопроцентный результат.

Слова начальника подтверждает еще один пример. В Печоре в районе городского водозабора обнаружили фрагменты человеческого тела в сумке. Определив генотип, полицейские стали искать совпадения по базе данных. Но тщетно. Тогда решили проверить всю территорию вблизи места находки.

Вскоре возле мусорного контейнера обнаружили одеяло с пятнами и разводами. Сотрудники ДНК-лаборатории установили, что пятна бурого цвета – кровь человека, чьи останки нашли возле водозабора.

– Мы понимали, что на одеяле могут быть и другие материалы – потожировое вещество, волоски, – говорит Владимир Ушаков. – И если мы это извлечем, то, возможно, получим ответ на вопрос: кому оно принадлежало раньше?

Так и получилось. Эксперты определили генотип человека, кому могло принадлежать одеяло. Сравнили его с образцами всех жильцов дома, который располагался рядом с мусорным контейнером, а это 150 человек. Из них и выявили подозреваемого.

Оказалось, что ранее судимый житель Печоры встретился со знакомым на улице. Решили отметить, застолье устроили в квартире злоумышленника. Во время пьянки между хозяином и гостем произошел конфликт, в ходе которого первый нанес второму несколько ударов стулом по голове.И, пытаясь скрыть преступление, расчленил его и выкинул останки в разных частях города.

Благодаря ДНК-экспертизе полицейские раскрыли особо тяжкое преступление, установили злоумышленника и собрали неопровержимую доказательную базу.

Опыт, накопленный специалистами ДНК-лаборатории ЭКЦ МВД по Коми в раскрытии преступлений, оказался полезным и в обучении сотрудников из других регионов России. Уже три года эксперты принимают на стажировку коллег. Здесь побывали сотрудники органов внутренних дел Мурманска, Ямало-Ненецкого автономного округа. А в 2017 году обучение по экспертной специальности “Исследование ДНК” прошли четыре специалиста Приморского края.

По словам начальника отдела ЭКЦ УМВД России по Приморскому краю Любови Тарховой, Коми как площадку для обучения им рекомендовали эксперты из центрального аппарата МВД России, так как республиканская ДНК-лаборатория входит в пятерку лучших в РФ. Для самостоятельного производства экспертиз методом ДНК-анализа сотрудники должны получить теоретические знания в Москве, а потом пройти практику.

– Для нас все было новым. Оборудование, реактивы, – рассказала заместитель начальника ЭКЦ УМВД России по Приморскому краю Светлана Фалдина. – Мы служим в органах внутренних дел больше десяти лет, но одни занимались исследованием наркотических средств, другие проводили экспертизы волос человека и животных, а кто-то исследовал следы продуктов выстрела и так далее. С ДНК-частицами никто раньше не работал.

Стажеры уверены: не бывает так, чтобы преступник на месте преступления не оставил никаких следов – волоса, капли крови или пота, пусть даже застарелых. Разработанные научные методики, применяемое оборудование и реактивы позволяют устанавливать признаки ДНК, теоретически, даже по одной клетке любого биоматериала.

– Как вы относитесь к современным сериалам, где ДНК-тесты определяют чуть ли не мгновенно?

– Сериалы и фильмы не смотрю, неинтересно. Слишком неправдиво и нереалистично. В жизни все гораздо сложнее, – сказал корреспонденту “РГ” начальник ДНК-лаборатории Экспертно-криминалистического центра МВД по Республике Коми Владимир Ушаков.

Из практики

В одном из городов республики объявился преступник, который нападал на девушек в подъездах домов. Полицейские поймали его довольно быстро благодаря одной из потерпевших.

В составе следственно-оперативной группы на место очередного нападения выехал эксперт. Девушка рассказала, что открыла подъезд и заметила, как следом зашел молодой человек, но не придала этому значения. Стала подниматься по ступенькам, как вдруг незнакомец схватил ее за ногу и попытался повалить на пол. Девушка дала налетчику отпор, правда, в ходе борьбы он порвал ей колготки. Именно на них эксперт в дальнейшем и обнаружил клетки эпителия нападавшего. Был установлен генотип злоумышленника. Его впоследствии сравнили с генотипом всех подозреваемых, которых доставляли в отдел полиции. Так и поймали.