花粉遗传学可以帮助进行法医调查

想象一下，你是一名谋杀案的侦探。你有一个身体，但你相信它是从另一个地方移动的。怎么办?你可能会用一个意想不到的工具来跟进这种怀疑：法医孢粉学。这就是孢粉学的应用 - 花粉研究 - 对犯罪调查。但是花粉如何对取证有影响?虽然通常看不见，但花粉在陆地栖息地中基本上无处不在，而且非常坚韧。事实上，花粉是如此耐用，古生物学家可以检查古代沉积物中的化石花粉粒，看看史前时代植物的生长情况。并且存在花粉粒的“特征”特定于特定地点(因为不同植物物种出现在不同区域)和时间(因为不同植物物种在不同时间开花)。

所有这一切使得花粉成为将人和物体连接到特定地点和时间的理想生物标志物，这是法医调查的核心需求。尽管具有这种潜在的效用，法医孢粉学仍未得到充分利用，因为它依赖于专业专家在显微镜下可视地仔细鉴定花粉。

但研究人员最近开发出一种利用遗传学鉴定花粉的新技术。由于它使大量花粉样本的识别变得更容易和更快，我们相信这种发展有可能改变法医孢粉学，使我们能够利用花粉的力量来解决犯罪。

花粉作为私人眼睛

法医孢粉学在怀疑有证据移动或在具有不同植物物种的地方发生犯罪的情况下特别有用。例如，在波斯尼亚战争之后，调查人员发现了从不同地点移走尸体的乱葬坑。花粉是用于追踪尸体到其原始埋葬地点的证据之一。在新西兰的一起案件中，一名窃贼被追踪到犯罪现场，当时他的衣服上的花粉粒与在受害者家门前生长的不常见的植物物种相匹配。

还有许多其他类型的案例可以应用法医孢粉学。在失踪人员案件中审查的对象可以追溯到他们的起源。分析人员可以将个别罪犯的旅行历史联系起来，因为他们在查获的证据上找到了类似的花粉种类组成，可能将他们的罪行联系起来并为进一步调查提供指导。官员可以确定非法进口的原产国。

传统上，法医孢粉学是通过在显微镜下检查花粉粒并将它们与已知的花粉形态进行比较来完成的。这是一种高度专业化的技能，很少有专家能够根据花粉粒的大小，形状和颜色来识别植物种类。毕竟，研究人员估计今天我们这个星球上有近40万种植物。目前在美国只有一名全职人员担任法医学硕士

法医孢粉学进一步受到形态学鉴定的劳动强度的限制。通常无法确定存在的确切物种; 鉴定通常属于植物属或植物 - 换句话说，是一组物种。这限制了该技术的实用性，因为虽然许多植物物种发生在较小的地理范围内，但它们所属的属或家族可能覆盖更广泛的区域。

在最近发表的法医科学国际遗传学的一篇文章中，我们揭示了如何通过DNA条形码本身或传统的孢粉学鉴定花粉，可能是一种实用的替代方法。

把它带到DNA

DNA条形码是一种通过物种特异性遗传特征识别物种的方法。为了对花粉进行此项研究，科学家们对已知存在于所有植物中的遗传区域的DNA进行测序，但这些遗传区域因物种而异。

我们用于植物DNA条形码的标准化序列分为两部分。一个是称为核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(简称rbcL)的基因的大亚基的一部分。另一种是称为maturase-K(matK)的基因。这些基因对于植物生存都是必需的，因此存在于所有植物中。一旦研究人员从样本中对这些基因区域进行测序，就可以将它们与包含rbcL和matK的所有已知DNA序列的数据库进行比较，以鉴定该物种。

对于DNA条形码花粉，第一步是提取DNA。花粉粒产生植物的雄性生殖细胞(精子)。每个花粉粒都有一个坚硬的外层，称为外壁，由一种叫做孢粉质的蛋白质制成。我们需要打破外壁以释放内部受保护的DNA。我们通过将花粉粒放入装有小硅胶珠的管中并剧烈摇动几分钟来实现这一点。一旦细胞释放出它们的DNA，它就可以被纯化然后测序。

高通量DNA测序是一种方法学上的进步，使花粉DNA条形码成为可能。这种新方法允许研究人员同时对多个DNA进行测序，而无需先将它们分开。这是一项重要的创新，因为法医花粉样本通常含有物种的混合物。如果没有高通量测序，这些物种首先需要精心分离 - 然后我们将回到传统形态分析的相同效率问题。通过高通量测序，可将整个花粉粒混合物在一个样品中研磨，将DNA分离并测序，并与数据库匹配。这种技术称为DNA元编码。

准备上班了吗?

虽然花粉DNA条形码尚未应用于法医孢粉学，但类似的技术已用于质量测试蜂蜜，确定蜜蜂觅食的植物种类。当知道环境中存在哪些过敏原时，花粉DNA条形码也有助于空气质量监测。

优化这些取证方法可能需要一些小的修改，例如处理样本中很少的花粉粒。理想情况下，应为法医学制定标准化方法，以便不同科学家研究不同病例之间的比较。还有必要扩大参考数据库，以包括法医专家可能感兴趣的更多物种。

但是，虽然仍有一些障碍需要克服，但最终花粉 DNA条形码可能成为执法和国家安全中常见且科学严谨的技术。