Наука вооружает детективов

ХИМИЯ И КРИМИНАЛИСТИКА

На помощь приходит химия

– И последнее – пепел листочков из телефонной книги Полякова. На одном из них был записан телефон слесаря. Ну, с этим предстоит поработать всерьез – может быть, что-нибудь вытянем.

А. и Г.Вайнеры. «Визит к Минотавру»

Порошковый метод обнаружения скрытых отпечатков пальцев помимо трудности использования на влажных предметах имеет и еще один существенный недостаток: его нельзя применять на рыхлых пористых поверхностях, поскольку порошки забиваются в поры и вместо рисунка папиллярных линий проявляют рисунок пористой структуры.

Химики довольно давно предложили выход из этого положения и первоначально создали метод проявления скрытых отпечатков парами йода. Для этого вещественное доказательство, например предмет одежды, помещают в специальную камеру, куда вносят некоторое количество йода. При небольшом подогревании отпечатки проявляются почти сразу же, но при выдерживании на воздухе блекнут (йод возгоняется). По этой причине камеру снабжают прозрачной крышкой, чтобы быстро провести фотографирование. Можно, правда, закрепить йодный отпечаток с помощью операции, аналогичной фиксированию в фотографическом процессе.

Еще один, тоже традиционный химический процесс для выявления скрытых отпечатков пальцев на пористых поверхностях – использование раствора нитрата серебра. При обработке 3%-м раствором AgNО₃ (с помощью, например, пульверизатора) хорошо проявляются следы пальцев на влажных или грубо шлифованных деревянных деталях. Способ не рекомендуется применять для бумаги, которая, как и многие другие органические вещества, разрушается под действием нитрата.

Сам по себе АgNO₃ бесцветен, но в кожных выделениях присутствует хлорид натрия, который быстро реагирует с АgNO₃, образуя нерастворимый и тоже почти бесцветный АgCl. При облучении интенсивным светом AgCl разлагается с выделением мельчайших частичек серебра, и уже они орнаментируют папиллярные линии черным или темно-коричневым цветом. Разработаны разновидности метода, предусматривающие удаление избыточного АgNO₃ так же, как это делается в фотографической технике.

Наиболее усовершенствованный вариант способа («физический проявитель») стали использовать с конца 1980-х гг. Одно перечисление применяемых реагентов говорит о том, что разработка потребовала немалых химических знаний: нитрат железа(III), сульфат железа(II)-аммония, лимонная кислота, ацетат n-додециламина, реактив под названием синпероник N, малеиновая кислота, буферный раствор карбоната кальция и, конечно, нитрат серебра. При этом рабочий раствор следует готовить только в день, когда он используется.

Для проявления скрытых отпечатков на бумаге наилучшим считается использование раствора нингидрина (гидрат трикетогидриндена) в органических растворителях. Это вещество имеет формулу:

Оно применяется в качестве реагента для обнаружения и фотометрического определения a-аминокислот, с продуктами разложения которых дает глубокую синюю окраску. Нингидрин способен выявлять скрытые следы крови, но не считается лучшим средством для этих целей.

Для проявления отпечатков пальцев на бумаге следует лишь аккуратно прополоскать бумажный лист, например денежную купюру, в растворе и затем его высушить. Правда, достижение необходимой контрастности может потребовать нескольких дней, поэтому для ускорения процесса рекомендуют подержать над поверхностью листа нагретый электрический утюг с паровым устройством.

Надо заметить, что многие инструкции для сыщиков по применению того или иного способа обнаружения скрытых отпечатков пальцев написаны удивительно просто, рассчитаны на низкий образовательный уровень зарубежных детективов, а рекомендации пестрят бытовой терминологией. Это особенно заметно в описаниях метода с использованием цианакрилатного суперклея, который в англоязычных странах иногда называют «бешеный клей».

Акриловая кислота имеет резкий запах и довольно простую формулу СН₂=СНСООН. Ее соли и эфиры могут самопроизвольно полимеризоваться; полимеризация ускоряется под действием кислорода и влаги воздуха, УФ-облучения или тепла. Цианакрилатные клеи применяют в быту и промышленности для производства изделий, требующих быстрой сборки, и даже в медицине для соединения живых тканей.

Специалисты не пришли к согласию, какой метод – порошковый или цианакрилатный – сегодня занимает первое место при выявлении скрытых отпечатков пальцев.

Метод был разработан в Японии и впервые применен там в 1978 г., но вскоре стал использоваться и в США. Принято считать, что его открытие произошло случайно. Как и другие химические методы, он основан на проведении химической реакции «проявителя» с тем или иным компонентом скрытого отпечатка. Суперклей любого состава содержит метилцианакрилат или этилцианакрилат (реже – бутилцианакрилат), которые испаряются при небольшом нагревании и способны во влажной атмосфере в виде паров реагировать с аминокислотами, жирными кислотами и протеинами кожных выделений, образуя вдоль папиллярных линий липкие белые следы полимера. Появившийся рисунок можно фотографировать непосредственно или после предварительного окрашивания контрастным порошком.

Одна из американских инструкций по использованию метода содержит примерно такие советы для неспециалистов, которые хотят (если полиция не может приехать быстро) сохранить свидетельства преступления. В ближайшей аптеке купите тюбик суперклея, в мелочной лавке – рулон алюминиевой фольги. Подберите коробку или банку подходящих размеров (можно использовать пустой стеклянный аквариум), поместите туда улику, на которой могут быть отпечатки пальцев подозреваемого, например револьвер. Для нагревания и создания влажной атмосферы поставьте чашку не очень горячей воды. Отрезав от рулона фольги кусок размером с половину стандартного листа бумаги, нанесите на него полоски суперклея, сложите пополам, чтобы клей остался внутри, прокатайте резиновым валиком или другим подходящим предметом, разверните и поместите в ту же коробку или банку.

Метод требует довольно длительного выдерживания, обычно не менее 1–2 ч, но, обладая знаниями химии, можно ускорить «проявление», например, добавками в клей небольшого количества щелочи.

Технические эксперты ФБР, с начала 1970-х гг. пытавшиеся создать метод обнаружения скрытых отпечатков пальцев преступника на теле жертвы, несколько лет назад с помощью суперклея добились и здесь определенных успехов. Применяя специальные флюоресцирующие порошки, они могут обнаруживать оставленные отпечатки даже через 16 ч. Для этого была создана специальная переносная камера достаточных размеров, снабженная вентилятором и нагревателем. В камере удавалось получить относительно высокую концентрацию паров проявляющих веществ, оптимальные величины температуры и влажности, поэтому длительность процесса «проявления» сократилась до нескольких десятков секунд.

Скрытые отпечатки пальцев можно обнаружить с помощью распространенных индикаторов, например кристаллического фиолетового. Хорошие результаты на липких поверхностях наблюдаются, например, при использовании его 0,1%-го раствора, имеющего слегка щелочную реакцию.

Для выявления сравнительно крупных скрытых пятен крови используют флуоресцентные индикаторы (например, люминол). Такие индикаторы способны либо люминесцировать, либо тушить люминесценцию при изменении кислотности среды, в окислительно-восстановительных реакциях, при комплексообразовании или адсорбции. Они требуют внешнего источника освещения – ртутной или иной лампы. Вопреки упоминаниям в некоторых детективных романах люминол не используют для выявления тонких деталей, которые необходимы для идентификации.

Скрытые, едва различимые следы крови лучше всего обнаруживаются с помощью особого синтетического красителя – амидного черного (Аmido Вlack, Naphthalene Blue-Black, Naphthalene Black 12B), который селективно окрашивает протеины. Обычно используют растворы этого реагента в метаноле. Для той же цели рекомендованы кумасси голубой (Сооmassie Вlue) и раствор Кроули.

Химический процесс здесь нельзя назвать простым. В случае амидного черного используется пять стадий обработки и набор из четырех различных растворов.

Один из показательных примеров использования химических методов для решения проблем, возникающих перед криминалистами, описан в «Journal of Chemical Education» (1998, v. 75, № 10, р. 1300–1301).

В 1993 г. в городе Ноксвилл (США, штат Теннесси) была похищена и увезена на автомашине 8-летняя девочка, которой в конце концов удалось вернуться домой. Когда полиция в поисках улик обследовала описанный девочкой автомобиль, никаких ее отпечатков в нем не обнаружили, и следствие поначалу зашло в тупик. Лишь через довольно долгое время удалось найти другие доказательства преступления, и виновные были осуждены. Но проблема с исчезновением отпечатков в машине не была оставлена и послужила предметом специального научного исследования.

Ученых, которые исследовали состав кожных выделений методом газовой хроматографии в сочетании с масс-спектрометрией, ожидал непредсказуемый результат. Оказалось, что у детей эти выделения содержат больше летучих веществ, чем у взрослых. Так, алкилэфиры у детей имеют цепочки примерно из 13 углеродных атомов, в то время как такие же эфиры у взрослых – из 32 углеродных атомов. А чем больше длина цепи, тем меньше летучесть, тем дольше соединения остаются на поверхности. Следы пальцев, оставленные девочкой в автомобиле, просто испарились. Стало понятно, что для поиска скрытых отпечатков в подобных случаях нужны особые методы, которых пока нет.

И все же наука не стоит на месте, методы постоянно совершенствуются, помимо химических приемов и наряду с ними все шире используются, например, выявление невидимых отпечатков с помощью лазерных источников света и компьютерное восстановление полных отпечатков по их фрагментам. Правда, сравнение четких отпечатков пальцев, сделанных специальными чернилами в комфортных условиях полицейского участка, с размытыми, неполными, добытыми после сложной обработки отпечатков с места преступления, до сих пор остается искусством, которым овладевает далеко не каждый желающий. После того как компьютерная система находит соответствие отпечатка с места преступления и имеющегося в картотеке, для идентификации привлекают двух экспертов, и окончательное заключение дают именно они.

Однако и развитие химии, и усилия химиков разных специальностей постоянно и неизбежно приближают искусство идентификации к области, торжественно именуемой Наукой.

Химия плюс биология

Таманцев внимательно рассмотрел окурок, затем сравнил две обгорелые спички, – брошенную лейтенантом и найденную в лесу на поляне, – они оказались разными.

– Все это фактики... – вздохнул он и, бережно завернув окурок и спички в старое письмо, уложил в плексигласовый портсигар и спрятал в карман.

В.Богомолов.
«Момент истины»

В статье Барбары Кейт Репа (см. в Интернете: Nolo’s Legal Encyclopedia, http://www.nolo.com/ encyclopedia/articles/crim/exguming.html) описан такой случай.

Рано утром 4 июля 1954 г. Мерилин Шеппард была найдена убитой в своей постели. Ее муж, доктор Сэм Шеппард, настойчиво повторял, что он дремал ниже этажом, когда его разбудил крик Мерилин. Почти сразу же к нему подошел незнакомец, после чего он очнулся с переломом шейного позвонка неглубоко в воде на принадлежащем супругам участке пляжа. Никаких примет незнакомца, кроме его густой шевелюры, Шеппард не запомнил. Инспектор полиции посчитал нападение неизвестного вымыслом, а ранения Шеппарда – попыткой обеспечить алиби. Шеппард был приговорен к пожизненному заключению.

Этот случай послужил основой для целого телесериала, в котором Шеппард, убежав из тюрьмы, искал настоящего убийцу своей жены. В действительности же он отсидел 10 лет в тюрьме штата Огайо и сидел бы еще, если бы молодой защитник Ф. Ли Бейли не доказал, что его клиент отказался во время следствия от дополнительной экспертизы под давлением. Доктор Шеппард был выпущен на свободу и умер в 1970 г.

Лишь после смерти отца его сыну Сэмюэлу удалось убедить власти провести наконец полное расследование. Тело эксгумировали и подвергли анализу. Таким же методом исследовали и следы крови на куске ткани от матраса Мерилин Шеппард. Эту ткань удалось найти в гараже Шеппардов. Ее, как можно было предположить, оторвал, а потом, чтобы скрыть следы своей крови, закопал раненый преступник.

Использование нового тогда метода-анализ состава ДНК позволило четко установить, что Сэм Шеппард невиновен и что преступление совершил другой человек.

Потребовалось немало лет, чтобы метод анализа состава ДНК из разряда экзотических прочно вошел в практику и с 1990-х гг. стал конкурировать по надежности идентификации со сравнением отпечатков пальцев. Даже если сами отпечатки были стерты с поверхности, на ней остаются какие-то следы ДНК.

ДНК, или дезоксирибонуклеиновые кислоты, присутствуют в клетках любого организма. Эти очень большие молекулы содержат нуклеотиды – фосфорные эфиры нуклеозидов, в состав которых входит одно из четырех азотистых оснований – аденин, гуанин, цитозин или тимин. Молекулы имеют характерное строение двойной спирали. Последовательность нуклеотидов в спирали строго индивидуальна и специфична для каждой природной ДНК и представляет собой кодовую форму записи биологической информации. Кроме того, у каждой персоны, у каждого из нас ДНК имеют свое, особое, присущее только одному человеку строение. Редкое исключение составляют близнецы, да и то далеко не все.

Как же проводят анализ? Вновь обратимся к Интернету (Nolo’s Legal Encyclopedia, http://www.nolo.com/encyclopedia/articles/crim/dna.evidence.html; http://www.crimeandclues.com; http://wwwcatsic.ucsc.edu/~ltmo64d/dnafp.htm). Сначала извлекают ДНК из клеток и очищают их от ненужных примесей. Затем, как утверждают специалисты, чаще всего используют метод RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism). Он довольно сложен, предполагает «разрезание» ДНК на фрагменты, которое проводят с помощью особых энзимов. После этого образец вводят в особый гель – вязкую среду и разделяют фрагменты с помощью электрофореза. В электрическом поле фрагменты перемещаются к положительному электроду – аноду, причем чем они короче, тем больше скорость перемещения. Фрагменты собирают в отдельные фракции, расплетают двойные спиральки, заставляют присоединяться к синтетическим ДНК, которые помечены радиоактивными изотопами (присоединение идет выборочно), и проводят радиографический анализ. По интенсивности почернения фотопленки судят о количестве фрагментов той или иной длины и структуры.

Анализ протекает несколько суток и требует весьма дорогого оборудования. В серийном порядке этот метод используется преимущественно при анализе ДНК из крови, хотя создаются усовершенствования, которые позволят применять его не менее широко для исследования волос, костей, зубов, кожи и различных органов.

Для сокращения длительности анализа и повышения его чувствительности ученые начинают применять тот же биохимический процесс, который протекает в естественных условиях – размножение ДНК путем репликации, особого вида матричного синтеза. Первыми возможность такого процесса описали в июне 1997 г. ученые из Австралии, которые использовали для анализа всего 0,5 нг вещества (что-то около 100 клеток). Несколько позже, в октябре того же 1997 г., английским специалистам из Лидса и Бирмингема удалось повысить чувствительность и провести анализ, использовав для него одиночную молекулу ДНК.

Вполне вероятно, что развитие химии, биохимии и новых методов анализа в ХXI в. позволит отказаться от катания пальчиков, измазанных черной мастикой, и на смену этому методу придет идентификация личности по тому портрету, который содержится в каждой клетке нашего тела, – по ДНК.

Небольшое послесловие

В одном из номеров «Journal of Chemical Education» (1999, v. 76, № 4, р. 488В) под рубрикой «Работа в классе» помещена инструкция для учеников по применению химических методов проявления скрытых отпечатков пальцев.

Начинается эта инструкция с предупреждения о необходимости избегать попадания растворов реагентов на кожу и одежду, поскольку это может стать причиной трудно отмываемых пятен. Дальше рекомендуется нарезать 20–30 квадратных листочков белой нелинованной бумаги со сторонами по 7–8 см и выбрать одного из учеников, у которого будут брать отпечатки пальцев. Делают это так: сначала ученику надо потереть пальцем свой лоб, чтобы набрать кожных выделений, потом приложить палец левым боком к бумаге и медленно поворачивать (это хорошо получится, если листочек будет лежать на краю стола и если предварительно попрактиковаться). Сразу после этого необходимо испытать, насколько хорошо действует «проявитель», и, убедившись в этом, приготовить несколько отпечатков и уложить листочки с ними в конверты.

В качестве «проявителей» рекомендованы растворы нингидрина или нитрата серебра. Наличие в кабинетах химии российских школ нингидрина маловероятно, а нитрат серебра более доступен. Надо положить листочек со скрытым отпечатком на большой лист бумаги (можно газетной), картона или что-либо иное и нанести раствор пульверизатором. После высушивания отпечаток должен проявиться через 10–15 мин.

Если учитель заранее подберет условия проявления, можно проверить, удастся ли обнаружить отпечатки на листочках, спрятанных в конверты, через день, неделю и две недели.

Можно попробовать проявить отпечатки на предметах из стекла, фосфора, полированного дерева и других материалов.

Материал подготовил Э.Г.Раков