理学其它相关论文-浅谈指纹技术与DNA技术的优势比较.doc

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1、理学其它相关论文 -浅谈指纹技术与 DNA 技术的优势比较 论文关键词 :指纹技术 DNA 技术 优势 比较 论文摘要 :指纹技术与 DNA 技术同属个人识别技术 ,两者相比各有优势。 DNA技术有着明确的误差估计 ,结论较为客观 ,准确率较有保障 ,而且所需检材来源广泛、量微 ,易于获得。指纹技术有着更强的个体识别能力 ,对个体不具有侵害性 ,更易于接受 ,是目前最便捷且应用最广泛的个人识别技术。因此 ,这两种识别技术都是当今司法办案不可缺少的 ,都应得到高度重视。 DNA 技术自 1985 年问世以来 ,由于其所具有的独特优势 ,在司法办案中发挥着越来越突出的作用。因此 ,有人对它倍加推崇

2、 ,认为它比指纹技术更优越 ,可以用它取代指纹识别技术。对此观点 ,笔者不敢苟同 ,遂抛出拙见 ,欲与同仁共同探讨。 一、指纹技术与 DNA 技术简介 指纹是人的手指表面皮肤上的乳突纹线 ,于胎儿 3、 4 个月时开始出现 ,到 6个月时完全形成 ,此后在个体的一生中基本保持不变 ,具有很强的稳定性。而且当手接触物体时会在物体表面留下这些乳突花纹的印迹。许多科学家已证明世界上存在两个指纹相同的人的几率非常小 ,几乎是不可能的 1,即指纹具有高度的个体差异性。因此指纹学家们利用指纹来识别个人。具体地说 ,就是分析比对两枚指纹中乳突纹线的细节特征 ,如果它们的数量、种类、形态、大小、位置关系等都一

3、致 ,则认定它们是同一枚指纹 ,或是有着同一来源 ,为同一根手指所留。 指纹技术应用已有 100 多年的历史了。 1892 年阿根廷法庭首次正式认可了指纹的证据地位 ,接着各国警方和法庭也陆续采用了指纹技术鉴别现场犯罪手印的遗留人。美国指纹专家认为指纹是“标准的法庭证据” 2,前苏联犯罪对策学家认为 ,“由于指纹术的发展 ,犯罪对策学才立 于巩固的基础上” 3。至今 ,指纹作为识别人身的手段 ,不仅在司法界有着“证据之首”的美誉 ,而且已为全世界的安全、科研、金融、医疗、旅游、教育等各行各业所广泛应用。 DNA是 deoxyribonucleic acid的缩略形式 ,意为脱氧核糖核酸 ,它是

4、细胞的基本遗传物质 ,存在于人体细胞内部。 DNA 分子是由四种碱基按一定顺序连接起来的两条长链。对于每个人 ,四种碱基的排列顺序都不相同。根据这一特点 ,科学家利用一种能够识别碱基排列顺序 ,并在该位置将 DNA 长链切断的“限制性内切酶”将 DNA 切成一个个片段。由于每个 DNA 中的碱基排列顺序和重复数目都不一样 ,用同样的限制性内切酶切出的每一个 DNA 片段的长度都不相同。利用电泳法把这些 DNA 片段按长短进行排序 ,并进行染色或放射显影 ,使排列出的片段具有可视性 ,就得到了具有高度的个体特异性的可辨别图像 4。正因它具有非常强的不同个体间的差异性和同一个体内的一致性 ,能够被

5、用于识别个人 ,而且是一种人眼可见的图像 ,所以这项技术的发明人英国的 Jeffereys 教授称其为“ DNA 指纹” 5。这种制作 DNA 图谱的技术被称为限制片段长度多样性技术(RestrictionFragmentLengthPolymorphisms),简称为 RFLP技术或 DNA指纹技术。随后 ,DNA 鉴定技术在此基础上又增添了 VNTR-PCR 法、 STR-PCR 法、 MVR-PCR 法、PCR 测序法等 6。 自从发现指纹以来 , DNA 技术称得上是在法庭科学和证据学方面最具有突破性的技术。 1985 年 Jeffereys 发明了 DNA 技术 ,并成功地完成一项亲

6、子鉴定。以后 ,对 DNA 技术的研究与应用迅速蓬勃发展起来。现在 ,它可以利用血液 (斑 )、精液 (斑 )、唾液 (斑 )、毛发、骨骼、指甲、牙齿、组织和器官、烟头等物品进行个体识别、 亲子鉴定、性别鉴定、血型鉴定、种属鉴定、单亲亲权鉴定等 6。DNA 技术使亲权鉴定和个人识别由过去的只能否定不能肯定 ,变成现在的既能否定也能肯定 ,解决了现实中很多过去无法解决的问题。指纹技术和 DNA 技术在当今社会都发挥着不可缺少的重要作用。 二、 DNA 技术的优势 (一 ) DNA 鉴定在个人识别方面有着明确的误差估计和较高的准确率 ,因而更可靠。现代生物识别技术有很多种 ,如指纹识别、声纹鉴定、

7、 DNA 鉴定、视网膜识别、虹膜识别、面部识别、唇纹识别等 ,应用较多的是指纹识别和 DNA 识别。其中 DNA 技术应是最 重要的识别方法 ,因为 DNA 是决定一个人的人体特征和行为特征的最根本的因素 7。因此 ,从理论上说 DNA 技术所能实现的个人识别率应当是很高的。而且 DNA 技术能明确计算出鉴定结论的误差估计值 ,因而能减少由鉴定人的主观臆断导致的失误 ,非常客观。如在 Jeffreys 首次用 DNA 技术所做的亲子鉴定中 ,鉴定结论出错的概率是 710-22,可以说 DNA鉴定结论的准确率几乎为100%8。 相反 ,指纹鉴定因不能量化说明结果的误差率 ,而显得不够客观 ,再加

8、上近来由鉴定失误导致的错案的接连出现 ,使人不禁为其准确性和可靠性 担忧 9。目前对指纹技术的误差率的研究都是零星的、局部的。如对 3000 枚随机抽取的指纹进行观察 ,发现两枚指纹的中心、三角部位或外围系统等局部区域细节特征相似的情况较常见 ,其中三个特征相似的有 5 对 ,四个特征相似的有 4 对 ,五个特征相似的有 2 对 ,甚至七、八、十个特征相似的也有 10。美国指纹专家曾在大会发言中说 :“我们在指纹比对中发现来自于两个人的指纹有四个特征点匹配是常有的事” 11。到目前为止 ,还没有系统的统计学方面的研究能充分说明两个人具备共有某一数量偶合点的指纹的可能性究竟有多大。因为这样的研究

9、涉及 的因素、指标和统计方法都非常复杂 ,样本量又很庞大 ,比如要考虑到如何全面包括选取对象的种族、民族、部落、地区等因素 ,所有细节特征的种类、形态、位置、大小等因素 ,使用哪种数据统计模型 ,样本要多大才具备代表性等等 ,所以至今还没有人进行。而只有经过全面系统地研究的结果才能被用做评估指纹鉴定结论客观性的统计学基础。缺少这种统计数据基础给相似指纹和变形或模糊指纹的鉴定带来较多麻烦 ,增大了鉴定失误的可能性。所以 ,有人把 DNA 技术看作目前最可靠的个人识别技术。 (二 )DNA 技术所需检材来源广泛、量微 ,易于获得。凡是人 体细胞 ,只要含有一定量的大分子 DNA,都可用于 DNA

10、分析。如血液 (斑 )、血痕、毛发、肌肉、骨髓、精液 (斑 )、牙髓及精液与阴道分泌物形成的混合斑、唾液 (斑 )等 ,甚至陈旧的、发霉长菌的、经其他方法处理失败的生物斑痕或组织 ,都可提出 DNA 用于分析。而且 ,由于能应用 PCR 技术将检材中的 DNA 片段无限扩增 ,所以 DNA 技术只需微量检材就能解决问题 ,有时甚至只需几个人体细胞。上述两方面情况就意味着要获得 DNA 鉴定所需的检材是比较容易的。 这一优势恰恰是包括指纹技术在内的其他任何生物识别技术所不可比拟的。从现场发现和 提取的指纹常常是残缺、模糊、变形或重叠的指纹。由于这些指纹中的纹线特征不够稳定、可靠 ,甚至无法辨别

11、,对它们的比对分析将难以进行 ,即便得出结论 ,也不够可靠、准确。事实上指纹鉴定的失误大多出现在此类情况下。 另外 ,人们还针对指纹识别技术鉴定潜在指纹的适当性问题提出了质疑 ,即从现场提取到的指纹图像与遗留人的真实指纹图像的相似性问题难以科学地解决。现场上的指纹大多是不易发现的潜在指纹 ,需要进行染色显现和胶粘、吸附等转印处理。“在指纹的转印过程中 ,沉积物 (附着物 )、变形和色素的综合作用影响了独特的摩擦嵴纹被完全 地可靠地转印的能力 ,手印显现操作的技术水平也可能影响指纹的反映质量 ,损害指纹的独特性”。“在显现潜在指纹的过程中 ,压力、变形、染色剂、物屑和操作处理带来的变化影响了原来

12、的摩擦嵴纹的细节特征的稳定性。” 12因此 ,有人指出运用各种处理方法从现场提取到的二维指纹图像与原来的指纹在细节特征上是否一致 ,值得怀疑。而将这样的潜在指纹图像用于比对的做法 ,其科学性令人担心。因此有人认为 ,相比之下 DNA 技术有着更为广阔的应用前景。 三、指纹技术的优势 (一 )指纹技术有着更强的个体识别能力。孪生子的指纹是互不相 同的 ,是可以识别的。但是 ,DNA 技术存有“盲点” ,不能识别同卵双 (多 )胞胎中的个体。同卵双 (多 )胞胎是由同一个受精卵复制和发育而成 ,他 (她 )们身体细胞内的 DNA 分子是相似的 ,而目前的 DNA 技术不能将某一个体从他 (她 )们

13、中间识别出来。在这种情况下指纹技术有着明显而独特的优势。 这是由指纹与 DNA 之间的关系所决定的。首先 ,DNA 是影响指纹形成的首要因素 13。这包括两方面含义 :一是 DNA 的差异是指纹特异性的主要来源。来自于父母的 DNA不同 ,它们重新排列组合后又发生新变化 ,使个体的 DNA分子的结构基因和调 节基因不同 ,并最终影响指纹形态 ,使其在亲代与各子代间表现出差异。DNA 分子链上指纹遗传基因和基因位点不同使指纹在种族、地区、性别等因素间出现差异。所以说 ,人类的基因可以被遗传 ,但指纹图像不遗传。个体的指纹各不相同。二是个体所有细胞内部的 DNA 保持一致是指纹终生稳定不变的根本原

14、因。分子遗传学指出 DNA 的两条单链之间是由千万个氢键固定起来的 ,使 DNA 分子的组成和结构具有高度的稳定性 ,能保持自身不变。即使 DNA 受到损伤 ,细胞中有四种酶能对被损伤改变部位进行切除、修补、复制还原 14。 DNA分子稳定地控制 着指纹的形成 :从胎儿 6个月形成指纹时起 ,经出生到死后皮肤真皮层腐烂时止 ,指纹的具体形态特征始终不变。即使个体手指表面受伤 ,纹线暂时被破坏 ,但伤愈后指纹又恢复如初。其次 ,指纹的形成不仅受多种遗传基因控制 ,而且受胚胎理化环境因素、生物因素、变异及其他随机因素的影响。指纹的最终形态表现出多基因、多因素的累加效应 15。这种累加效应是指纹个体

15、差异性的另一重要来源。这已被多次研究证实。对 400 对孪生子指纹的研究发现他们的指纹虽在纹型上有相似性 (46.04%),但具体形态却互不相同 16。对 48对双胞胎指纹研究的结 论与此一致 17。所以说 ,DNA 不仅本身是个体最内在的、最根本的特征物质 ,也是个体指纹特征的决定性因素 ;而指纹是 DNA 外化的性状 ,是包括 DNA 在内多种因素作用的结果。因此 ,比较起来 ,DNA 的稳定性更强 ,而指纹的个体差异性更高。 (二 )指纹技术的非侵害性使其更易于被推广应用。指纹的遗留、显现、采集与比对不会对个体的身体、精神及权益造成损害 ,容易被个体接受和机构推广应用。到目前为止 ,世界

16、各国都建立了包括几百万人指纹的巨大数据库 ,并正在努力实现各级数据库间的远程查询比对。 DNA样本的采集与保存活动面 临的法律侵权问题使 DNA技术的推广应用受到限制。对 DNA 样本的采集与保存活动被指责侵犯公民的隐私权和其他合法权益 ,违反了纽纶堡法典 ,美联邦关于人体实验的“基本伦理原则”和“知情同意”原则。要制作 DNA 图谱和建立 DNA 数据库就要采集 DNA 样本 ,而采集与保存 DNA 样本就可能对被采集者的私人隐私和其他正当权益造成侵害。因为 DNA 存储有大量有关生理状况与行为模式信息 ,如所有者是否带致病基因、有无暴力倾向等 ,这些信息在保险、职业、名誉、婚姻等事情中都是

17、非常重要的。纽纶堡法典和美联邦有关法律规定这方面的实验研究必须在不 违背伦理道德原则和受试者知情同意的基础上进行。在美国已有很多人对此提出异议 ,并拒绝向政府和机构提供 DNA样本 18。 (三 )指纹技术是目前最方便、迅捷的生物识别技术。指纹外露于手指皮肤表面 ,易于转印 ,且比较直观 ,肉眼可见。指纹既可凭肉眼比对 ,也可借助于比对显微仪进行 ,都比较方便、快速。因此它是实际应用最广泛的个人识别技术。 而 DNA 技术所需试验材料、设备与程序复杂 ,费用昂贵 ,费时费力。而且在做任何一项 DNA鉴定之前 ,必须对受测试者所在群体进行 DNA调查统计 ,了解其等位基因的数目与分布频率。因为

18、只有在此基础之上 ,才能精确计算出受测试者的DNA 同一的概率 ,进而得出判断结论。 因为人类基因组中 STR 基因座的数目庞大 ,基因座本身的多态性及遗传稳定性不同 ,而且它在不同种族、人群间的等位基因分布不同。所以 ,选择哪些基因座作为比对的遗传标记 ,如何统计等位基因的分布频率是做 DNA 鉴定前必须解决的关键问题。这就使建立 DNA 数据库成为不可缺少的前提条件。目前尚未建立起涵盖各类人群的标准化的 DNA 数据库 ,而且 DNA 数据库的建立将面临许多的法律问题和技术及经费问题 ,难以解决。所以 ,目前此项技术的应用受到限制 ,其巨 大效应不能充分发挥。 从上述分析可以看出 ,指纹技

19、术与 DNA 技术都是个人识别技术 ,它们各有优势 ,在司法、安全、医学、教育和考古等领域都发挥着巨大的作用。同时它们又都存在一些问题 ,使其作用受到限制 ,无法发挥。因此缺少了其中任何一项 ,都会对以上领域乃至整个社会产生重大影响。所以说 ,它们都是当今社会不可缺少的识别技术。盲目地一味夸大一种技术的作用 ,而废弃另一种技术的做法 ,极不理智 ,也是非常不现实的。 参考文献 13131415 赵向欣 . 中 华 指 纹 学 M. 北京 : 群众出版社 ,1997.89.70.72.89-90.621. 2Edward J. Imwinkelried. Fingerprint Science

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