一般報導

DNA鑑定揭開

事實真相

■張志玲

曖昧不明的親子關係，如何才能真相大白？

俄國主政者，為何有機會與歷史和解？

如何辨識犀牛角，保護犀牛，使犀牛免於滅絕？

透過DNA進行基因序列比對，

可在混沌不明中找到揭發真相的線索。

記得十幾年前有齣電視影集在台灣很受歡迎，影片

主角叫做馬蓋先，他很聰明，每次都以科學技巧克服困

難，化險為夷，電視觀眾也因此獲得許多知識。影集當

中應用科學知識解決問題的情節並非憑空想像，在現實

生活中我們亦經常碰到。例如仰賴科學知識與技巧的

DNA鑑定工作，即在司法單位的辦案過程中具有重要地

位。

自從一九五三年英國物理學家法蘭西斯．克立克

（Francis Crick）和美國生物學家詹姆士．華生（James

Watson）在英國《自然》雜誌發表DNA（去氧核醣核酸）

雙螺旋結構模型和複製機制後，相關的研究應用已在法

醫辦案、血緣鑑定、基因病變治療、無性生殖技術⋯⋯

等生物化學領域快速發展。而以DNA進行的基因序列比

對，在協助打擊犯罪、追蹤查緝工作上亦已出現突破性

進展。

例如困擾人們幾千年「孩子父親究竟是誰？」的問

題，現在透過DNA鑑定即可真相大白，甚至過世者的非

婚生子女跑出來要求確認親子關係時，司法單位也有能

力查明真相。到底這當中所具有的科學依據和方法又是

些什麼呢？欲了解詳情的，可從轟動一時的俄國沙皇尼

古拉二世（NikolayVtoroy）一家人的身分確認故事中窺

見一二，惟在此之前，必須先了解從人體上的哪些部位

可萃取到DNA。

古人的DNA在緻密骨裡

無論活著或死亡的人，甚至過世久遠者，都有機會

從他們身上取得DNA。對於活著的人，其唾液、血液、

指屑、毛髮⋯⋯中有DNA；對於死亡的人，從死亡那刻

起，身上細胞已開始遭到細菌破壞，DNA分子也開始裂

解，但是只要肉身不壞，仍可萃取到DNA；萬一肉身已

壞，如木乃伊，就必須從緻密骨裡萃取DNA。

為何緻密骨裡有DNA呢？簡單來說，人體骨頭分為

海綿骨組織（spongy bone）與緻密骨組織（compact

bone）。海綿骨周圍有許多骨髓，在人活著的時候，這些

骨髓會造血，DNA也最多；但當生命結束時，這裡的細

胞會很快地被細菌侵蝕，DNA即遭破壞。緻密骨正好相

反，當骨母細胞長出來時，會立刻被鈣化，而且包埋在

緻密骨組織裡，只要沒有骨質疏鬆或流失現象，這些細

胞與裡面的DNA就一直被堅固地保護著。

總結來說，人在活著的時候，緻密骨裡的DNA數量

不如海綿骨多；但當生命結束時，除非將人體放在強酸

強鹼等惡劣環境下，否則藏在緻密骨裡的DNA不會完全

裂解。所以說，需要鑑定古人身分時，可從緻密骨裡萃

取DNA。

53科學發展 2004年5月，377期

最上圖是一九五三年發現去氧核醣核酸（DNA）雙螺旋結構

模型的英國物理學家法蘭西斯．克立克（右）和美國生物學家

詹姆士．華生（左），這個發現讓他們獲得諾貝爾獎。

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中央警察大學提供

後者發生的機率雖比

細胞核基因來的高，

但亦微乎其微。就算

真的發生基因突變，

如果以兩個族群的

mtDNA序列做比較，

仍可獲知他們在何時

有個共同祖先。因

此，追查工作就從沙

皇姻親的後代開始。

更明白一點說，

沙皇姻親後代血液裡

的mtDNA，是個極佳

的追蹤線索，而歐洲

社會長久以來的皇族

通婚習俗，亦在這次

工作中幫了大忙。因

為，沙皇尼古拉二世

的皇后亞歷山德拉（Aleksandra），正好和現任英國女王

伊莉莎白的丈夫菲利普親王的外婆是親姊妹，所以，當

工作人員將菲利普親王所捐血液中的mtDNA，與骨骸中

的mtDNA比對後，立即確認出其中四具骨骸屬於皇后和

三位公主的，之後，再從公主的DNA血緣關係調查中循

線找到疑似沙皇的骨骸。

由於沙皇身分特殊，絕不容許絲毫差錯，所以，找

到的疑似骨骸必須再和沙皇母系後代的mtDNA進行比

對，其結果卻讓人大吃一驚——除了所有基因序列完全相

同的mtDNA外，還有僅一個序列不同的mtDNA！究竟是

怎麼一回事呢？當中有什麼蹊蹺嗎？這條線索出現了疑

問，無法確認沙皇身分，所有工作必須重新來過。

幸好沙皇有個親弟弟在共產黨革命前因病去世，埋

葬地點明確，因此在葉爾欽政府特許下，工作人員開棺

萃取DNA進行鑑定。蒼天不負眾望，沙皇弟弟mtDNA的

基因序列和沙皇的完全一樣，此兄弟二人竟然都有個相

同的突變基因！至此真相大白，沙皇身分確認。

令人玩味的是，之前的檢測工作先後在英國劍橋大

學和美國柏克萊加州大學進行，因另外發現一種mtDNA

有一個序列不同，曾懷疑該鑑定工作的可信度，所以在

54 科學發展 2004年5月，377期

末代沙皇 行蹤成謎

提及確認沙皇身分的

故事，可從一九一八年俄

國共產黨發動革命，推翻

俄國帝制說起。共黨革命

發生的第二年，沙皇尼古

拉二世和他的家人、三名

隨從、一名御醫即行蹤不

明，從此有關他們的謠言

就開始流傳。直到70年後

的一九八九年，有人宣稱

距離中亞埃克脫林堡市30

公里，一個公共墓地的11

具骨骸是沙皇一家人的。

翌年，俄國共產黨下台。

又一年，這個民間傳言被

當時政治領袖葉爾欽知

悉，他立即公開宣布，將以傳統東正教的國殤之禮重新

安葬沙皇一家人。

命令公布之後，經濟疲憊的俄羅斯社會整個沸騰起

來，支持與反對意見爭論不休，其中最大的爭議是：這

些骨骸真是沙皇一家人的嗎？由於當年下達槍決命令的

蘇維埃政權已經垮臺，骨骸中疑點甚多，而且與歷史紀

載不符⋯⋯於是，葉爾欽政府決定以DNA鑑定揭開真

相。

母系遺傳標記 粒線體DNA

整個查證工作從遺傳基因的鑑定開始。原來人類在

傳遞「母系遺傳訊息」的卵子細胞裡，有一種物質稱為

粒線體，當精子與卵子結合時，它就是受精卵中粒線體

的來源。只要受精卵成長成為一個新個體時，新生命體

中的粒線體DNA（mitochondrial DNA， 簡稱mtDNA）就

成為傳遞母系遺傳訊息的一個代表性標記。

尤其特別的是，在這麼久遠的時間裡，從上一代傳

到下一代的遺傳過程中，mtDNA幾乎未因基因重組而產

生過混合。萬一當中的基因序列出現改變現象，有可能

是基因複製時發生錯誤，或是基因誘導突變所造成，而

骨髓位於長骨骨幹空腔內和海綿骨骨針間隙。幼兒期的骨髓均為紅骨

髓，成長後漸被黃骨髓取代，紅、黃骨髓可隨生理狀態相互轉換。紅

骨髓是主要造血系統，生產紅血球、各式白血球及血小板。骨骼隨年

齡成長而有不同程度的新陳代謝，女性停經後易因海綿骨流失而罹患

骨質疏鬆症，七十歲以上老人主要因為緻密骨與海綿骨流失而得骨質

疏鬆症。

海綿胃組織裡的

紅骨髓

海綿骨組織緻密骨組織

黃骨髓

緻密

骨組織

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,1992.

中央警察大學提供

55科學發展 2004年5月，377期

進行第三次檢測時，特地將檢體送往美軍的一個DNA研

究所。最後證實，真正原因出在沙皇的異質粒線體上，

亦即一個人帶有兩種不同的mtDNA，並非兩間實驗室的

錯誤。

DNA鑑定應避開盲點

如此看來，以DNA鑑定古人身分確實比較複雜，倘

若要為活人做DNA鑑定就簡單許多，利用聚合酉每連鎖反

應原理放大多個短重複系列基因區之後，工作人員只需

從孩子的基因中排除母親的，就是父親的。雖說發生基

因突變的機率不大，但也不完全排除基因突變的可能

性。

如果孩子基因與父親基因比對後，出現一個或兩個

不完全相符的基因時又該如何呢？此時鑑定人員會再測

試多個不同基因區以增加鑑定的準確率，或計算基因的

突變機率後才做研判。然而有趣的是，萬一發生此現象

時，一般人大都偏向可能是基因突變的想法，但在辦案

人員眼中卻有另一個大膽推測，雖不排除基因突變的可

能性，但是，這件事是不是被指為父親者的兄弟所做的

呢？就母系方面來說，其中的道理也一樣，同一位母親

所生後代，其粒線體基因序列應該完全一樣，但也不排

除基因突變的可能性，只是發生機率也很低。

一般常用的DNA鑑定法

有兩種，最簡單的是「口腔

黏膜鑑定法」。由於正常人

的口腔細胞與其剛出生時完

全一樣，所以只要一根棉花

棒即可在口腔中取得DNA。

但這方法不適合有嚼檳榔習

慣的人，或已罹患口腔癌的

人，因為這些人的口腔細胞

有可能已經突變，必須改用

「血液鑑定法」。

但是血液鑑定法也有盲

點，此法對於接受過骨髓移

植的人無效，因為這些人的

血液已與捐贈者的血液相

同。此外，此法對於剛接受

過輸血的人在特定時間內亦

無效，因為白血球需要二個

星期，紅血球需要120天左

右才能完成代謝，所以在這

段時間內這些人不適合做血

液DNA鑑定。

遏阻盜獵犀牛 科學

方法助陣

除卻人類之外，DNA鑑

定應用在動物身上時也為檢

俄國末代皇帝沙皇尼古拉二世26歲即位，為人彬彬有禮，是個好丈夫好父親，但因無法解決經

濟疲憊和暗殺猖狂的社會動盪問題而不適合當皇帝。當其骨骸被人找到並經DNA確認後，於一

九九八年重新安葬在聖彼得堡大教堂，此舉表現了俄國當政者想與過去歷史和解的誠意。

56 科學發展 2004年5月，377期

警人員帶來很大助益。二○○三年九月出刊的英國《新

科學家》（New Scientist）雜誌中報導，新近研發成功的兩

種科學鑑定法，有助於遏阻盜獵犀牛事件，其中之一是

台灣中央警察大學研究成功的DNA鑑定法，另一項是英

國倫敦動物學會動物研究所（ Institute of Zoology,

Zoological Society of London）研發成功的化學分析法。

眾人皆知，保護犀牛使其免於滅絕是全人類的共

識，但卻有所不知，真要落實執行，卻是困難重重。就

拿台灣來說，這兒不是犀牛故鄉，對於犀牛保護區內加

強巡邏的工作插不上手，但台灣是個中藥盛行地區，免

不了讓人懷疑，會不會有人將犀牛角磨成粉末販售之類

的問題。所以，從阻斷或追緝犀牛角及其製品的不法交

易行為來說，台灣仍是個重點區域。

千萬別小看這件事，倘若在一、兩年前，想要證明

一件物品是用犀牛角做成的幾乎不可能。儘管鑑定人員

採用傳統的物理觀察法、蛋白質鑑定法、化學元素分析

法進行鑑定，並將檢測結果呈送法庭，但是承審法官仍

無法毫無條件地接受。正因為無法提出科學證據，無法

明確證明查緝物中含有犀牛角成分，以至於無法將歹徒

繩之以法，一直等到DNA鑑定犀牛角的方法出爐後，才

大大鬆了一口氣！

盜獵猖獗 犀牛瀕臨滅絕

犀牛為什麼會滅種，為什麼需要保護呢？犀牛喜歡

在泥漿裡打滾，屬於脊索動物門，哺乳綱，奇蹄目，犀

牛科，是現今陸生動物中體型僅次於大象的第二大者。

早在六千萬年前牠就出現在地球上，那時約有三十幾種

屬種，只是到現在只剩下非洲的黑犀牛、白犀牛，亞洲

的印度犀、爪哇犀、蘇門達臘犀等五個品種。而犀牛的

數量，也從六○年代的十幾萬頭，銳減到現在的幾千

頭。追究原因，應與歹徒為滿足人類欲望，不惜濫捕盜

獵犀牛，取得稀有珍貴的犀牛角以賺取暴利有關。

例如，南亞的葉門人有一種習俗，他們習慣以犀牛

角做成的匕首裝飾來表現自己的尊貴，某些有錢人則以

擁有犀牛角雕刻品而自豪。另根據野生物貿易調查委員

會對野生物藥材貿易的調查報告（Trade Record Analysis

of Flora & Fauna in Commerce，簡稱TRAFFIC）顯示，由

於中藥業者和使用者認為犀牛角粉可治療發燒、驚癇、

痙攣等症狀，所以引起歹徒盜獵犀牛的貪念。而貧窮、

內戰、主政者缺乏合作意願、保育資金短缺等，都是促

犀牛是個大近視眼，但是聽覺與嗅覺靈敏。為了消暑、降體溫、趕走身上寄生蟲，牠常在泥漿裡打滾。犀牛頭的前端長有一個或

兩個角，通常後面的角較小，犀牛角稀有珍貴，是歹徒覬覦的目標，也是促使犀牛瀕臨滅絕的原因。

台北市立動物園提供

57科學發展 2004年5月，377期

成犀牛角盜獵及走私猖獗的原因。

比對基因序列 確認犀牛角

為了查緝不法，執法人員努力在科學鑑定上下工

夫，皇天不負苦心人，終於讓科學家發現，在不同獸角

如犀牛角、牛角、羊角、鹿角的DNA裡，存在一種「識

別屬種特異性」的粒線體細胞色素b基因，只要將這段基

因片段複製放大，並經序列分析、計算基因距離後，即

可判別受檢體是屬於哪一種動物的哪一種品種。有時候

相同品種的犀牛，在不同地區生活一段時間後，其基因

序列有可能不完全一樣，此時仍可依據基因距離較接近

者認定為受檢體屬種。

但為何能在犀牛角裡找到DNA呢？因為犀牛角是由

毛狀角質纖維黏結而成的緻密毛髮（compacted hair）聚

集組成，雖然被截取下來的犀牛角DNA分子會繼續裂

解，而且，經過時間愈長，裂解程度愈嚴重。不過無需

擔心，只要堅硬組織仍在，就算犀牛角被磨成粉末，其

角質化細胞內殘存的DNA仍不至於完全裂解，這是能從

你是否看得出這些雕刻品是由大大小小的犀牛角所製成？下圖

是幾年前海關查獲的走私品，經DNA鑑定後證實，這些成品

均是由犀牛角雕刻而成。

行政院農業委員會提供

台北野生物貿易調查委員會提供

這些是什麼種子呢？經DNA鑑定，全部都是製造毒品的大麻

種子。以往必須等種子發芽長出來後才能從外觀上辨別是否為

大麻，現在在種子階段就能鑑定，對毒品查緝工作幫助很大。

中央警察大學提供

□

犀牛角製品中萃取到DNA的原因。

由於DNA鑑定可藉助聚合酉每連鎖反應原理放大樣

品，因此只需要幾奈克（ng）微量DNA的檢體即可進

行，凡學過分子生物學的專家，只要分析出DNA序列數

據，即可透過網際網路，免費且快速地從美國國家研究

院的國家生物科技資訊中心（National Center for

Biotechnology Information，NCBI）取得比對資料予以判

讀，這是DNA鑑定法被接受的原

因。

目前檢警單位在

偵查犯罪和鑑定身

分、血緣、保育

類動植物等工作

上，均已採用DNA鑑

定法。惟應注意的是，

一旦握有DNA證據後，是不

是就鐵證如山了呢？不見得呦！雖

然科學鑑定符合科學精神，但在提

出數據時，仍需針對所有可能原

因，以及有可能誤判或產生缺失的

地方仔細推敲。因為，科學證據只能證明DNA的存在，

或其可能來自同一個人，至於是在何種情況下造成的，

仍需綜合各種因素做整體研判。

張志玲本刊特約文字編輯

圖中的烏龜龜殼藏

有什麼玄機呢？經

DNA鑑定，它是屬

於保育類動物印度

鋸背龜的龜殼。

中央警察大學提供