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高温油炸过后的尸体还能检测出 DNA 是什么原理?

本帖由 漂亮的石头2021-06-22 发布。版面名称:知乎日报

  1. 漂亮的石头

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    [​IMG] 死者代言人,为死者代言,替逝者发声。 阅读原文
    刚在看法医秦明,中间有提到师傅问如何检验这是鸡爪还是人手?秦明回答是查 DNA。
    但是高温油炸 DNA 不会断裂吗?​

    通常来讲没啥问题的~~~~

    一方面 DNA 比想象中耐操的多,另一方面 DNA 的检验手段也和很多人想象的并不一样。

    看到有回答表示:

    DNA 在高温下只会解旋,温度降低还会复性。​

    我想说,那得看这个“高温”有多高。

    要是按照对人体来讲一般意义上的高温,比如 90℃,这个温度下 DNA 确实主要是解旋变性,之后一定条件下降温就还能重新旋起来。。。。这也是 PCR 技术中重要的两个步骤。

    然而,题目问的都已经是“油炸”了。

    通常,食用油的温度可以达到 250~300℃左右,不同类型的油温度有差异,但是差不了很多,再高就要起火了。。。

    一般油炸的时候,就算不达到 300℃,那显然也要高过 100℃的。。

    那么我们就算顶格:在 300℃下油炸尸体,DNA 会怎么样?法医还能不能检验?


    DNA 比想象中耐操

    我们先需要一点关于 DNA 的基础知识来更好的理解这个问题,基础知识很重要:

    通常而言,提到 DNA 首先想到的都是“双螺旋结构”,这当然没错,但是这个结构仅仅是 DNA 三级分子结构中的第二级而已。

    DNA 的一级结构是脱氧核苷酸的排列顺序,因为组成脱氧核苷酸的戊糖和磷酸是一样的,区别只是在于上面所连接的碱基,也就是高中生物就会讲到的 A(腺嘌呤)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶)和 T(胸腺嘧啶)四种碱基,所以可以用碱基的顺序代表核苷酸的顺序。

    所以,DNA 的一级结构可以理解为 AGCT 四种碱基的排列组合顺序。这种顺序表现出来是一个“线性”的,类似“TCTATCTGTCTGTCTGTCTATCTATCTATCTA”这种一个大链子。

    DNA 的二级结构就是大名鼎鼎的“双螺旋结构”。也就是有互补关系的两条上面那种大链子互相盘旋形成一个双螺旋结构。

    下图表示的就是一段 DNA 分子的一级和二级结构。

    [​IMG]

    双螺旋结构并不是 DNA 的终极形态。

    在形成双螺旋之后,DNA 觉得自己还是太长了。。。于是双股大链子每隔一段就围绕着八个蛋白质分子继续盘曲,形成小球状的“核小体”,一个一个的就形成了串珠样的链条。。。

    这些串珠继续扭曲盘旋,最后形成的东西就是染色单体了,两个染色单体组成一个染色体。

    DNA 之所以没有形成大链子之后就直接以这个状态存在,而是不断折叠扭曲的目的在于压缩体积,按照人类全 DNA 的直线长度算,能达到 2 米长。。然而一顿操作之后形成的 23 对染色体可以放进仅有 5μm 的细胞核里,压缩了 1 万倍!

    DNA 的双链结构,也就是二级结构,在一些人为条件下可以解开螺旋变成单条链,也就是让配对的碱基之间断开连接,这一般叫做DNA 变性。这里的条件包括加热、放在碱性溶液中、加入特定的物质等等。其中的加热就和我们这个问题直接相关了!

    天然 DNA 分子在 70℃到接近 100℃的范围内都可以发生解旋,这个温度仅仅是让两条大链子上的碱基之间断开链接,而不会导致同一条链子断裂。

    这一点并不是我们想象的 DNA 遇到高温就死掉了,通常在这种高温下受到损伤的是蛋白质和其他结构,当然,上面也提到了,染色体上也有蛋白质,所以染色体会受到破坏,但是 DNA 分子仅仅是两条链之间断开链接,本身并不会受到严重破坏。DNA 要比蛋白质耐高温多了。

    而且这种断开的状态在温度降低之后还能恢复回去。。。蛋白质变性了那可多半是回不去了。

    科学家穆利斯(Kary Mullis)利用 DNA 分子这种特性,于 1985 年发明了聚合酶链式反应(PCR)技术,通过控制温度和加入特定原料,让 DNA 分子不断的解开、复制、恢复,再解开再复制再恢复。。。从而人工合成 DNA 分子。。。这个技术获得了 1993 年诺贝尔化学奖。。

    呃~~ -______-" 并不是诺贝尔生理学或医学奖。。。尽管这个技术用在这方面的更多点。

    说了这么多,和法医的 DNA 鉴定有什么关系???

    因为当前法医进行 DNA 鉴定的基础前提和重要手段就是上面这个 PCR 技术。

    在前面所说的 DNA 分子的一级结构中,我随手打了一串碱基序列:

    “TCTATCTGTCTGTCTGTCTATCTATCTATCTA”​

    假如恰好在我们某个人的某段 DNA 分子上有这么一段序列,而且这段序列在一定区域内重复了 5 遍。,而其他人都没有这段序列,或者有这段序列但是没有重复 5 遍,只重复了 3 遍。

    那我们就可以通过对比一份待检测的样品中有没有这种特别的“5 次重复特定序列”来确认这个样品是不是属于这个特定的人。

    这就是一个极度简化了的 DNA 检验、对比原理。

    很多人都以为法医的 DNA 检验是要一个一个的对比“基因”,还有一些有一些基础认识的认为法医是精细的对比 DNA 分子。。。

    讲真,这可以是未来预期的发展目标。。但是并不是现在的实际。

    当前,法医 DNA 检验中最常用的叫STR 序列,是一种在人类 DNA 中广泛存在的小片段。

    这种片段就像上面的例子一样,一定的序列在一定区域呈现出一定的重复规律。

    但是实际并不能通过一个 STR 序列来鉴定,原因在于单个 STR 序列是广泛存在的,很多人都会有同一种 STR 序列,但是如果列举出很多种,然后这种组合就可以呈现出特别性,从而用来区分不同的人。

    有点抽象。。举个通俗的例子:

    假如一个学校里有 50 男 +50 女共 100 个学生,以性别女为条件筛选,可以选出 50 人。然后在 50 人里以身高 168 以上筛选,又选出 10 人,然后 10 人里以今天穿了红衣服筛选,选出 5 人,5 人里以是数学课代表筛选,选出来 1 个人。。。
    那这个就是 100 人里唯一一个满足“性别女,身高 168 以上,今天穿了红衣服,数学课代表”这个条件组合的那个人。。。
    这里的每一个条件可以看做是 DNA 鉴定中的一个 STR 序列。。。这种组合就是一种特定的组合。​

    还是和问题没关系啊!?

    快了快了!

    对于法医 DNA 鉴定来说,如果仅仅是双链解开的程度,也就是 DNA 变性的“高温”,是完全不影响 DNA 鉴定的。。。毕竟 DNA 鉴定过程中也是采用 PCR 技术来要人为加热的。

    利用 PCR 技术可以把很少量的 DNA 分子人为扩增出很大的量。。。量大了好找好对比嘛。

    上面说了:

    天然 DNA 分子在 70℃到接近 100℃的范围内都可以发生解旋,这个温度仅仅是让两条大链子上的碱基之间断开链接,而不会导致同一条链子断裂。​

    DNA 大链子,也就是一级结构的断裂一般叫 DNA 降解。。。当然也是有各种各样的原因的。。

    温度也是原因之一。

    但是因为法医 DNA 鉴定的 STR 序列都是一些很小很小的片段。。。就算 DNA 断裂成一段一段的一般影响也不大。毕竟,一块组织里的 DNA 分子总量还是相当大的。。。保不齐就有没断的那段序列。。。凑一凑也就够了。

    不过为了尽可能的减少通过 PCR 扩增不出 DNA 的可能性,在这种类似“油炸”的特别情况下,对于取材还是有一定要求的。比如,尽量取深一些的组织,避免表面的组织。如。。骨髓

    这一点也适用于那些火场里的尸体。

    表面都完全烧焦了的那种,通过取深部没有明显被烧的部分,用那种看上去明显已经是熟了的肌肉组织。。。都是毫无压力就能做出结果来的。

    或者就算整个都烧透了。。。那也还是可以取来一做。。。保不齐还是可以的呢。

    而且,事实也是大概率都能做的出来。


    番外:为了回答这个问题,我还去搜了一波文献,看到了这些:

    一种焚烧骨骼的 DNA 提取方法 --《刑事技术》2016 年 01 期焚化炉焚烧后尸骨的 DNA 检验分析 --《法制博览》2017 年 01 期不同温度焚烧对成人股骨 16 个基因位点的影响 --《解剖学杂志》2008 年 03 期

    Σ(っ °Д °;)っ 我也有点被颠覆了好么!!

    第二个那个。。。火化的那种他们都在讨论,而且做出来了。。。

    [​IMG]

    真●化成灰我也认得你!

    你说说就只是油炸还算什么事儿呢!!

    阅读原文
     
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