Biología forense

La biología forense es la aplicación de la biología para asociar una persona, ya sea sospechosa o víctima, a un lugar, un artículo (o colección de artículos), otra persona (víctima o sospechoso, respectivamente). Se puede utilizar para investigaciones adicionales tanto en casos penales como civiles. Dos de los factores más importantes que deben considerarse constantemente durante la recopilación, el procesamiento y el análisis de las pruebas son el mantenimiento de la cadena de custodia y la prevención de la contaminación, especialmente teniendo en cuenta la naturaleza de la mayoría de las pruebas biológicas.La biología forense se incorpora y es un aspecto importante de numerosas disciplinas forenses, algunas de las cuales incluyen la antropología forense, la entomología forense, la odontología forense, la patología forense y la toxicología forense. Cuando se utiliza la frase "biología forense", a menudo se la considera sinónimo de análisis de ADN de pruebas biológicas.

Disciplinas

Breve historia de la ciencia forense

Los primeros informes conocidos de procedimientos forenses que todavía usamos hoy en día se registran para ser utilizados ya en el siglo VII, se estableció por primera vez el concepto de utilizar huellas dactilares como medio de identificación. En el siglo XVII, los procedimientos forenses se utilizaron para dar cuenta de los cargos de culpabilidad de los criminales, entre otras cosas.Hoy en día, las autopsias y los análisis forenses se han disparado no solo en popularidad sino también en avances tecnológicos. Uno de los primeros hombres en usar tales técnicas para lo que ahora conocemos como medicina forense fue un hombre llamado Alphonse Bertillon. Quien en 1879, se convirtió en el primero en desarrollar un sistema científico de identificación personal. A través del desarrollo de la ciencia de la Antropometría, que implica la serie de medidas del cuerpo para ayudar a distinguir un individuo humano de otro. Otro hombre que no mucho después hizo importantes descubrimientos en el campo de la medicina forense fue un hombre llamado Karl Landsteiner. Karl Landsteiner en el año 1901, descubrió que la sangre se podía agrupar en diferentes categorías, A, B, AB y O. Lo que, por supuesto, condujo a más estudios y, finalmente, a un espectro completamente nuevo en el campo no solo de la medicina sino también de la criminología. El propio Dr. Leone Lattes también es un hombre muy conocido que hizo adiciones significativas en el campo de la medicina forense. En 1915 descubrió un procedimiento sencillo para determinar el grupo sanguíneo de las manchas de sangre seca. Esta técnica fue adoptada para la investigación criminal. Otro hombre fue HO Albrecht. HO en los años siguientes, 1928 para ser exactos, fue un químico alemán que desarrolló una solución química que es Luminol. El Luminol hace que la sangre brille. Es útil para detectar manchas de sangre en la escena de un crimen. Otros hombres más importantes y significativos como Sir Alec Jeffreys son los que hay que agradecer, ya que son los que han dado forma a la ciencia forense en lo que sabemos ahora. En 1984, desarrolló la técnica de huellas dactilares de ADN para examinar las variaciones en el código genético, que se puede utilizar para distinguir a un individuo de otro. Kary B. Mullis también fue otro hombre a quien el mundo de la medicina y la criminología no debería agradecer lo suficiente. Kary en 1993, desarrolló la técnica PCR que se utilizó para amplificar las muestras de fragmentos de ADN in vitro. Esta técnica fue útil para amplificar la muestra de ADN obtenida de la escena de un crimen en una cantidad extremadamente pequeña, en estado degradado y una mezcla de fluidos corporales de dos o más personas. Esta técnica también ha pasado no solo a resolver crímenes, sino también a otras cosas como detectar enfermedades, virus y muchos otros temas relacionados con el ADN. desarrolló la técnica PCR que se utilizó para amplificar las muestras de fragmentos de ADN in vitro. Esta técnica fue útil para amplificar la muestra de ADN obtenida de la escena de un crimen en una cantidad extremadamente pequeña, en estado degradado y una mezcla de fluidos corporales de dos o más personas. Esta técnica también ha pasado no solo a resolver crímenes, sino también a otras cosas como detectar enfermedades, virus y muchos otros temas relacionados con el ADN. desarrolló la técnica PCR que se utilizó para amplificar las muestras de fragmentos de ADN in vitro. Esta técnica fue útil para amplificar la muestra de ADN obtenida de la escena de un crimen en una cantidad extremadamente pequeña, en estado degradado y una mezcla de fluidos corporales de dos o más personas. Esta técnica también ha pasado no solo a resolver crímenes, sino también a otras cosas como detectar enfermedades, virus y muchos otros temas relacionados con el ADN.

Análisis de ADN

El ADN, o ácido desoxirribonucleico, es una de las pruebas más populares para recuperar en la escena del crimen. La mayoría de las veces, las pruebas que contienen ADN se consideran pruebas biológicas. Con todos los avances sustanciales que se han realizado con respecto al ADN, se reconoce que la evidencia biológica es el estándar de oro en la ciencia forense.

En la escena, la evidencia biológica debe reconocerse inicialmente de manera visible. A veces, esto no siempre es posible y se requiere la ayuda de una fuente de luz alternativa, o ALS. Una vez identificada como fuente potencial, se realizan pruebas presuntivas para establecer la posibilidad de la presencia biológica especificada (semen, saliva, sangre, orina, etc.). Si es positivo, las muestras se recolectan y se envían para su análisis en el laboratorio, donde se realizan pruebas de confirmación y pruebas adicionales.

El análisis de ADN tiene numerosas aplicaciones, como pruebas de paternidad, identificaciones de restos humanos desconocidos, avances en casos sin resolver, así como la conexión de sospechosos y/o víctimas con una(s) pieza(s) de evidencia, una escena o con otra persona (víctima o sospechoso, respectivamente). La evidencia de ADN nuclear se puede recuperar de sangre, semen, saliva, células epiteliales y cabello (si la raíz aún está intacta). Además, el ADN mitocondrial se puede recuperar del tallo del cabello, los huesos y las raíces de los dientes. Para la mayoría de las muestras de ADN forense, el análisis STR de repeticiones en tándem cortas autosómicas se realiza en un intento de individualizar la muestra para una persona con un alto grado de confianza estadística.

El análisis de laboratorio de la evidencia de ADN implica que la muestra de ADN se extraiga, cuantifique, amplifique y visualice. Existen varios métodos de extracción de ADN posibles, incluida la extracción orgánica (fenol-cloroformo), la extracción Chelex y la extracción diferencial. La cuantificación se realiza comúnmente mediante una forma de reacción en cadena de la polimerasa, conocida como PCR en tiempo real, PCR cuantitativa o qPCR. qPCR es el método preferido de cuantificación de ADN para casos forenses porque es muy preciso, específico para humanos, cualitativo y cuantitativo. Esta técnica analiza los cambios en las señales de fluorescencia de los fragmentos de ADN amplificados entre cada ciclo de PCR sin necesidad de pausar la reacción o abrir los tubos de PCR sensibles a la temperatura.Además de los componentes necesarios para una reacción de PCR estándar (es decir, ADN molde, cebadores directos e inversos cuidadosamente diseñados, ADN polimerasa [generalmente Taq ], dNTP y una solución tampón que contiene Mg2+), las reacciones de qPCR involucran sondas marcadas con tinte fluorescente que complementan y hibridar con la secuencia de ADN de interés que se encuentra entre los dos cebadores.Se adjunta un tinte "reportero" (R) en el extremo 5' de la sonda fluorescente, mientras que se adjunta un tinte "apagador" (Q) en el extremo 3'. Antes de que la polimerasa extienda las hebras de ADN, el indicador y el extintor están lo suficientemente cerca en el espacio para que el instrumento no detecte fluorescencia (el extintor absorbe/enmascara completamente la fluorescencia del indicador). A medida que la polimerasa comienza a extender la cadena, la polimerasa degrada el extremo 5' de la sonda debido a su actividad de exonucleasa. El colorante informador se libera del extremo 5' y ya no se extingue, lo que permite la detección de la fluorescencia.Se construye un gráfico para el ADN de la muestra comparando la presencia de fluorescencia (eje y) con el número de ciclo (eje x) del proceso de qPCR. A continuación, se compara con una curva estándar del umbral de fluorescencia del ciclo (eje y) frente al logaritmo de las concentraciones de ADN conocidas (eje x). Al comparar los datos de la muestra con la curva estándar, se puede extrapolar la concentración de ADN en la muestra, lo cual es esencial para avanzar con la amplificación por PCR y la electroforesis capilar para obtener un perfil de ADN. Los perfiles de ADN se producen en forma de electroferograma. El perfil obtenido se puede comparar con muestras conocidas como las de CODIS para identificar a un posible sospechoso.Según las frecuencias conocidas del genotipo encontrado en el perfil de ADN, el analista de ADN puede colocar una medida estadística de confianza en la coincidencia de ADN.

Análisis de ADN mitocondrial

El ADN mitocondrial (ADNmt) se utiliza en lugar del ADN nuclear cuando las muestras forenses se han degradado, dañado o se encuentran en cantidades muy pequeñas. En muchos casos puede haber restos humanos más antiguos, a veces antiguos, y las únicas opciones para la recolección de ADN son los huesos, los dientes o el cabello del cuerpo. El ADNmt puede extraerse de tales muestras degradadas porque su presencia en las células es mucho mayor que el ADN nuclear. Puede haber más de 1000 copias de mtDNA en una célula, mientras que solo hay dos copias de DNA nuclear. El ADN nuclear se hereda tanto de la madre como del padre, pero el ADNmt se transmite solo de la madre a toda su descendencia.Debido a este tipo de herencia, el mtDNA es útil para fines de identificación en el trabajo forense, pero también puede usarse para desastres masivos, casos de personas desaparecidas, parentesco complejo y genealogía genética.

Como se mencionó, la principal ventaja de usar mtDNA es su alto número de copias. Sin embargo, hay algunas desventajas de usar ADNmt en lugar de ADN nuclear. Dado que el mtDNA se hereda por vía materna y se transmite a cada descendencia, todos los miembros de la línea familiar materna compartirán un haplotipo. Un haplotipo "es un grupo de alelos en un organismo que se heredan juntos de un solo padre". Compartir este haplotipo entre los miembros de la familia puede causar un problema en las muestras forenses porque estas muestras suelen ser mezclas que contienen más de un contribuyente de ADN. La desconvolución y la interpretación de las mezclas de mtDNA son más difíciles que las del ADN nuclear y algunos laboratorios optan por no intentar el proceso.Dado que el ADNmt no se recombina, los marcadores genéticos no son tan diversos como lo son los STR autosómicos en el caso del ADN nuclear. Otro tema es el de la heteroplasmia. La heteroplasmia es cuando un individuo tiene más de un tipo de mtDNA en sus células. Esto puede causar un problema en la interpretación de datos de muestras forenses cuestionadas y muestras conocidas que contienen mtDNA. Tener un conocimiento y una comprensión adecuados de la heteroplasmia puede ayudar a garantizar una interpretación exitosa.

Hay algunas formas de mejorar el éxito del análisis de mtDNA. La prevención de la contaminación en todas las etapas de las pruebas y el uso de controles positivos y negativos es una prioridad. Además, el uso de miniamplicones puede ser beneficioso. Cuando una muestra de mtDNA está gravemente degradada o se ha obtenido de una fuente antigua, se pueden utilizar pequeños amplicones para mejorar el éxito de la amplificación durante la PCR. En estos casos, se utilizan cebadores que amplifican regiones más pequeñas de HV1 y HV2 en la región de control del mtDNA. Este proceso se ha denominado el enfoque del "ADN antiguo".

El primer uso de mtDNA como evidencia en la corte fue en 1996 en State of Tennessee v. Paul Ware. Solo hubo evidencia circunstancial contra Ware, por lo que la admisión de mtDNA de cabellos encontrados en la garganta de la víctima y en la escena fue clave para el caso.

En 2004, con la ayuda del Centro Nacional para Niños Desaparecidos y Explotados y ChoicePoint, se usó mtDNA para resolver un caso sin resolver de 22 años de antigüedad en el que la evidencia de ADN nuclear originalmente no era lo suficientemente sólida. Después del análisis de ADNmt, Arbie Dean Williams fue condenado por el asesinato de Linda Strait, de 15 años, que había ocurrido en 1982.

En 2012, la evidencia de mtDNA permitió a los investigadores establecer un vínculo en una investigación de 36 años sobre los asesinatos de cuatro niños de Michigan. Se analizaron las fibras capilares encontradas en los cuerpos de dos de los niños y se encontró que el mtDNA era el mismo para cada muestra. Para los investigadores esto fue una gran oportunidad porque significaba que los asesinatos probablemente estaban conectados.

Antropología Forense

La antropología se aplica a la medicina forense con mayor frecuencia a través de la recolección y el análisis de restos óseos humanos. Los objetivos principales de la participación antropológica incluyen la identificación y la ayuda en la reconstrucción de la escena mediante la determinación de detalles sobre las circunstancias de la muerte de la víctima. En los casos en que las técnicas convencionales no pueden determinar la identidad de los restos debido a la falta de tejido blando, los antropólogos deben deducir ciertas características basadas en los restos óseos. La raza, el sexo, la edad y las posibles dolencias a menudo se pueden determinar a través de mediciones óseas y buscando pistas en toda la estructura esquelética.

Botánica forense

Dentro de la biología forense, tenemos la categoría de botánica forense. La botánica forense se ocupa del estudio de las plantas, las hojas, las semillas y el polen o las propiedades de las plantas (como la anatomía, el crecimiento, el comportamiento, la clasificación, la dinámica de la población y los ciclos reproductivos) que pueden conducir a rastros de evidencia en las escenas del crimen que se considerarían Evidencia física.Antes de que una planta pueda ayudar en las investigaciones, la planta debe identificarse primero para ver si es del lugar donde se encontró la planta. La botánica forense puede ayudar a los investigadores al proporcionar un vínculo entre un individuo y la escena del crimen al señalar la ubicación geográfica de los cuerpos desaparecidos o estimar dónde tuvo lugar el entierro. Otra forma que se utiliza es a través del proceso de interrogatorio en el que los investigadores comparan los rastros que se encuentran en la(s) víctima(s) y los comparan con las declaraciones del(de los) sospechoso(s). La botánica forense también puede revelar si una muerte se debe a suicidio, accidente u homicidio. Otro ejemplo de botánica forense que ayuda a los investigadores es el musgo, el musgo puede establecer el PMI de un esqueleto humano, a través de su tasa de crecimiento.

Ejemplo:

Un anciano cayó por una ladera empinada y fue encontrado muerto. Concluyeron que el hombre no murió por la caída sino por una enfermedad cardíaca hipertensiva. La botánica forense concluyó que la caída fue de aproximadamente 10 m y que había un carril que se unía al camino del cerro a unos 9 m perpendiculares al cuerpo. Mostró que tenía hojas en la mano izquierda y el suéter. También había arbustos rotos en la escena. Los científicos forenses que se especializan en botánica forense tomaron cinco muestras de suelo y algunas muestras de plantas de la escena. Las muestras de plantas fueron analizadas a través de microscopía óptica, y también examinaron la ropa de las víctimas ya que sí llevaba algunos elementos vegetales presentes. En este, hicieron un análisis macroscópico y microscópico que fueron comparados con las muestras recolectadas en el lugar. Eso'

Subespecialidades En Botánica Forense

Hay subdisciplinas dentro de la botánica forense, por ejemplo, palinología forense (estudio del polen y las esporas), dendrocronología (estudio del crecimiento de los anillos de los árboles, tallos y raíces), liquenología, micología y briología. La palinología, por ejemplo, puede producir evidencia del tiempo de descomposición, el lugar de la muerte o la época del año. La briología es la evidencia más fácil de encontrar, ya que las briofitas (una especie de plantas) se adhieren fácilmente a los zapatos y la ropa. Bryophyte útil ya que incluso si se rompe o se descompone, el ADN aún se puede analizar. Las formas en que se puede analizar el ADN son a través del microscopio u otras pruebas de ADN sofisticadas.

Ornitología forense

Los restos de aves se pueden identificar, ante todo, a partir de las plumas (que son distintivas de una especie particular tanto a nivel macroscópico como microscópico).

Odontología forense

La odontología ha ayudado a las fuerzas del orden público en procedimientos penales y civiles mediante la detección y resolución de casos. La odontología no se hizo popular hasta la década de 1960, cuando surgió el interés por el primer programa de instrucción en los Estados Unidos en el Instituto de Patología de las Fuerzas Armadas. Debido a este programa, el término "odontología forense" ahora es familiar en la profesión dental y en las agencias de aplicación de la ley. Los odontólogos o dentistas pueden usar la ciencia dental para conocer la identidad de una persona. Los dientes pueden usarse como armas y, por lo tanto, dejar información sobre una persona. Esta información es clave para reconocer el abuso entre personas de cualquier edad.

Patología Forense

Un patólogo forense es un médico experto tanto en trauma como en enfermedades y es responsable de realizar autopsias. Él/ella aplica su extenso conocimiento del cuerpo humano y las posibles aflicciones internas y externas mientras realiza una autopsia, con la esperanza de determinar la forma y la causa de la muerte. La información derivada de la autopsia a menudo es de gran ayuda en los esfuerzos de investigación, así como en la reconstrucción de la escena.

Toxicología forense

La toxicología forense es el uso de la toxicología y otras disciplinas como la química analítica, la farmacología y la química clínica para ayudar en la investigación médica o legal de la muerte, el envenenamiento y el uso de drogas. La principal preocupación de la toxicología forense no es el resultado legal de la investigación toxicológica o la tecnología utilizada, sino la obtención e interpretación de los resultados.

Microbiología forense

Con los avances recientes en la secuenciación paralela masiva (MPS) o secuenciación de próxima generación (NGS), la microbiología forense se ha convertido en un área de investigación cada vez más prometedora. “Las aplicaciones iniciales en circunstancias de biocrimen, bioterrorismo y epidemiología ahora van acompañadas de la posibilidad de utilizar microorganismos (i) como prueba auxiliar en casos penales; (ii) aclarar las causas de muerte (p. ej., ahogamientos, toxicología, infecciones hospitalarias, muerte súbita del lactante y síndromes del bebé sacudido); (iii) para ayudar a la identificación humana (microbiomas de piel, cabello y fluidos corporales); (iv) para geolocalización (microbioma de suelo o microbioma de cuerpos de agua); y (v) estimar el intervalo post-mortem (tanatomicrobiome y comunidad microbiana epinecrotica)”.

Bioterrorismo y epidemiología

“Es importante recordar que los agentes biológicos que pueden usarse como armas a menudo se encuentran en el medio ambiente. Por esta razón, siempre es difícil determinar si las infecciones asociadas con estos bioagentes son accidentales o se inician deliberadamente”. Si bien no es la primera, ni la única, incidencia de bioterrorismo, quizás el caso más notable en la memoria reciente involucró el envío de al menos cuatro sobres que contenían ántrax en los Estados Unidos en septiembre y octubre de 2001. “Al menos 22 víctimas contrajeron ántrax como resultado de los envíos: 11 personas contrajeron ántrax por inhalación, y 5 de estas infecciones resultaron en muertes; otros 11 individuos sufrieron carbunco cutáneo. Además, 31 personas dieron positivo por exposición a esporas de B. anthracis”.Sin embargo, gracias a los avances en la PCR y la secuenciación del genoma completo, los científicos pudieron colaborar con el FBI y pudieron identificar la fuente de las esporas de letras.

Análisis post-mortem

“La microbiología post mortem (PMM) tiene como objetivo detectar infecciones inesperadas que causan muertes súbitas; confirmar infección sospechada clínicamente pero no probada; evaluar la eficacia de la terapia antimicrobiana; identificar patógenos emergentes; y reconocer errores médicos. Además, el análisis del biobioma tanatómico puede ayudar a estimar el intervalo post-mortem”.Actualmente se está realizando una gran cantidad de investigación, sobre todo utilizando las famosas "granjas de cuerpos" en los Estados Unidos, para determinar si existe un "reloj" consistente de descomposición microbiana que podría usarse solo o junto con otras técnicas. (como la entomología forense) para ayudar a estimar los intervalos post mortem. Uno de esos grupos ha avanzado mucho en la descripción de un reloj microbiano de este tipo, y "cree que está dentro de dos a cinco años de probar su reloj en un escenario real de la escena del crimen". Sin embargo, si se determina que existe un reloj microbiano confiable y consistente, "es demasiado pronto para saber si el reloj microbiano pasará la prueba científica y legal" (Beans) y "un juez también tendría que determinar que el reloj microbiano cumple con los estándar para la admisión del testimonio de expertos”.

Análisis de muestras de agua

En los casos que involucran un cuerpo de agua en la escena de un crimen o cerca de ella, se puede extraer una muestra del agua y analizarla bajo un microscopio óptico en busca de microorganismos. Uno de esos microorganismos que se analizan en muestras de agua dulce son las diatomeas, algas microscópicas de diferentes formas. Se ha encontrado que diferentes cuerpos de agua contienen conjuntos únicos de diatomeas y, por lo tanto, una pieza de evidencia encontrada en un cuerpo de agua específico contendrá diatomeas únicas que se encuentran solo en ese cuerpo de agua específico. Por lo tanto, las diatomeas en un objeto o cuerpo en cuestión se pueden comparar con las diatomeas de un cuerpo de agua para determinar si había estado presente en el agua.

Asuntos actuales

Retraso en el kit de agresión sexual

Antes de las pruebas de ADN, muchos casos de agresión sexual solo podían basarse en "él dijo, ella dijo" y posibles testigos. Incluso una vez que el análisis de ADN estuvo disponible, muchos kits de agresión sexual, o SAK, nunca fueron probados y arrojados a una trastienda o instalación de almacenamiento, solo para ser olvidados hasta que fueron descubiertos. Ahora que el análisis de ADN se utiliza con frecuencia en la mayoría de los casos, la mayoría de las SAK se examinan y analizan. Sin embargo, el problema sigue siendo sobre las SAK preexistentes que nunca se han probado. Un problema predominante entonces, que aún se extiende hasta ahora, es la ausencia de fondos para procesar y analizar estos SAK. Muchos distritos dedicarían sus fondos a homicidios o casos de más alto perfil y las agresiones sexuales se dejarían de lado. La mayor preocupación sobre todos estos SAK es cómo procesarlos todos,

Casos sin resolver

Con la considerable cantidad de avances en el análisis de ADN, los casos antiguos y abiertos que aún tienen evidencia intacta pueden examinarse en busca de evidencia biológica. Todos los días se cargan nuevos perfiles en CODIS, por lo que la población base para buscar y comparar aumenta. Las pruebas biológicas para casos sin resolver, específicamente homicidios, encuentran obstáculos similares a los SAK: falta de fondos o las muestras de ADN no se han almacenado adecuadamente, por lo que se ha producido demasiada degradación para realizar análisis viables.

Cultura popular

En la cultura popular, la biología forense se presenta con frecuencia en programas como Law & Order, Hannibal, Bones, CSI, Dexter and Castle. Sin embargo, gracias a la representación de Hollywood de la ciencia forense, el análisis de la evidencia biológica ha sido víctima del efecto CSI, que da como resultado que la percepción pública de sus capacidades se distorsione gravemente y sus límites se difuminen.