Vitenskap

Hvor nøyaktig kan forskere rekonstruere ansiktet fra DNA? | Innovasjon

Overalt etterlater vi DNA-biter.

Vi kan allerede bruke dette DNAet til å forutsi noen egenskaper, som øye, hud og hårfarge. Snart kan det være mulig å nøyaktig rekonstruere hele ansiktet ditt fra disse sporene.

Dette er en verden av DNA-fenotyping - rekonstruerer fysiske egenskaper fra genetiske data. Forskningsstudier og selskaper som 23andMe noen ganger dele genetiske data som er anonymisert ved å fjerne navn. Men kan vi sikre personvernet hvis vi kan forutsi eierens ansikt?





Her er vitenskapen nå, og hvor den kan gå i fremtiden.

Forutsi hår, øye og hudfarge

DNA-fenotyping har vært et aktivt forskningsområde av akademikere i flere år nå. Rettsmedisinske biologiforskere Manfred Kayser og Susan Walsh har blant annet banebrytende for flere DNA-fenotypebestemmelsesmetoder for rettsmedisin.



I 2010 utviklet de IrisPlex-systemet, som bruker seks DNA-markører for å avgjøre om noen har blå eller brune øyne. I 2012 ble flere markører inkludert for å forutsi hårfarge. I fjor la gruppen til hudfarge. Disse testene er gjort tilgjengelig via en nettsted og alle som har tilgang til sine genetiske data, kan prøve det.

Egenskapsprognoser brukes til å løse en rekke spørsmål. Nylig ble de for eksempel brukt til å foreslå at Cheddar Man (Storbritannias eldste komplette menneskelige skjelett) kan ha hatt mørk eller mørk til svart hud og blå / grønne øyne . De prediktive modellene er for det meste bygget på moderne europeiske befolkninger, så det kan være nødvendig med forsiktighet når du bruker testene på andre (spesielt eldgamle) populasjoner .

Hele bildet

Forskning på DNA-fenotyping har gått raskt det siste året med anvendelse av maskinlæringsmetoder, men omfanget av våre nåværende evner er fortsatt diskutert.



I fjor forskere fra genetikeren Craig Venters selskap Menneskelig levetid , gjorde detaljerte målinger av de fysiske egenskapene til rundt 1000 mennesker. Hele genomer (vår komplette genetiske kode) ble sekvensert og dataene kombinert for å lage modeller som forutsi 3D ansiktsstruktur , stemme, biologisk alder, høyde, vekt, kroppsmasseindeks, øyenfarge og hudfarge.

Studien fikk sterk tilbakeslag fra en rekke fremtredende forskere, inkludert Yaniv Erlich, aka genomgen hackeren. Studien så ut til å forutsi gjennomsnittlige ansikter basert på kjønn og herkomst, snarere enn spesifikke ansikter til enkeltpersoner. Metoden for å bedømme spådommene på små etnisk blandede årskull ble også kritisert.

hva spiste de ved første takksigelse

Selv med nøyaktige ansiktsspådommer, Erlich bemerket at for denne tilnærmingen å identifisere noen i den virkelige verden:

en motstander ... ville måtte opprette [en] befolkningsskala-database som inkluderer høyde, ansiktsmorfologi, digitale stemmesignaturer og demografiske data for hver person de vil identifisere.

For uten en detaljert biometrisk database kan du ikke komme fra de fysiske spådommene til et navn.

En database å matche?

Det viser seg at den australske regjeringen er i ferd med å bygge en slik database. Evnen er et foreslått biometrisk og ansiktsgjenkjenningssystem som vil matche CCTV-opptak med informasjon fra pass og førerkort. Opprinnelig fakturert som et tiltak mot terrorisme, er det allerede rapporter om at tjenesten kan leveres for en gebyr til selskaper .

Samtidig er den Australsk skattekontor har nettopp startet en talegjenkjenningstjeneste. Det er lett å forestille seg hvordan denne typen systemer kan integreres med The Capability.

Og det er ikke bare Australia som etablerer muligheten til å bli en biometrisk, ansiktsgjenkjennende overvåkingsstat. India distribuerer Aadhar systemet, og Kina leder verden inn ansiktsgjenkjenning .

Den australske regjeringen

Den australske regjeringen bygger et ansiktsgjenkjenningssystem kalt The Capability som vil matche CCTV-opptak med informasjon fra pass og førerkort.(Queensland regjering)

DNA krusskudd

For tiden er de fleste rettsmedisinsk DNA-profilering teknikker er avhengige av anonyme markører som samsvarer identitet med en database, men avslører lite annet om en mistenkt. Med fremskritt innen genomteknologi beveger rettsgenetikk seg mot tester som kan fortelle oss mye mer om noen.

Det er en rekke selskaper som tilbyr DNA-fenotypetjenester mot et gebyr. Ett selskap, Parabon NanoLabs , hevder å være i stand til å forutsi nøyaktig det fysiske utseendet til en ukjent person fra DNA. Politistyrker bruker allerede tjenestene sine, inkludert Queensland-politiet i en nylig sak om a serie voldtektsmannen på Gold Coast .

Parabon-systemet er også basert på en prediktiv modell. Dette ble utviklet ved å bruke maskinlæringsverktøy i deres genetiske / egenskap referansedatabase. Selskapet forutsier hudfarge, øyenfarge, hårfarge, fregner, forfedre og ansiktsform fra en DNA-prøve. Disse spådommene, tilliten rundt dem og en rekonstruksjon laget av en rettsmedisinsk kunstner brukes til å lage en Snapshot-profil.

Det er skepsis om kapasitetene til Parabon. Det er vanskelig å vurdere Parabons system fordi datamaskinkoden ikke er åpen, og metodikken ikke er publisert med peer-review-granskning.

Som med alle typer DNA-bevis, er det en risiko for abort av rettferdighet, spesielt hvis bevisene brukes isolert. Nytten av DNA-fenotyping på dette punktet kan være mer i sin ekskluderende kraft enn sin prediktive kraft. Parabon sier at Snapshot-spådommer er ment å brukes sammen med annen etterforskningsinformasjon for å begrense listen over mulige mistenkte.

hvordan får jeg en date

Hvor vil alt dette havne?

Vi trenger bare å se på identiske tvillinger for å se hvor mye av ansiktet vårt er i DNA-et vårt. Spørsmålet er hvor mange av forbindelsene mellom DNA og våre fysiske funksjoner vil vi kunne låse opp i fremtiden, og hvor lang tid vil det ta oss å komme dit?

Noen funksjoner er relativt enkle å forutsi. For eksempel kan øyenfarge utledes fra relativt få genetiske varianter. Andre egenskaper vil være mer kompliserte fordi de er polygene, noe som betyr at mange genvarianter jobber sammen for å produsere funksjonen.

En nylig studie av genetikk for hårfarge for eksempel undersøkte 300 000 mennesker med europeisk forfedre. De fant 110 nye genetiske markører knyttet til hårfarge, men spådommen for noen farger (svart eller rød) er mer pålitelig enn andre (blond og brun).

Vitenskapen om DNA-ansiktsrekonstruksjon går raskt fremover.

Vitenskapen om DNA-ansiktsrekonstruksjon går raskt fremover.(Kompositt fra Parabon og PNAS)

Måten DNA koder våre fysiske egenskaper på, kan være forskjellig hos mennesker fra forskjellige forfedre grupper. Foreløpig vil vår evne til å forutsi moderne europeere være bedre enn andre grupper - fordi våre genetiske databaser er det dominert av fag med europeisk herkomst.

gay dating nettsteder for 14 åringer

Ettersom vi bruker stadig mer sofistikerte maskinlæringsmetoder på større (og mer etnisk representative) databaser, vil vår evne til å forutsi utseende fra DNA sannsynligvis bli dramatisk bedre.

Parabons tjenester kommer med en ansvarsfraskrivelse om at rekonstruksjonene ikke skal brukes med ansiktsgjenkjenningssystemer. Integreringen av disse teknologiene er imidlertid ikke umulig i fremtiden, og reiser spørsmål om omfangskryp.

Hva betyr dette for genetisk personvern?

Til tross for kontroversen rundt hva vi kan gjøre nå, vil vitenskapen om DNA-fenotyping bare bli bedre.

Hva det raskt utviklende feltet av DNA-fenotyping viser oss, er hvor mye personlig informasjon som er i våre genetiske data. Hvis du kan rekonstruere et mugshot fra genetiske data, vil ikke fjerning av eierens navn hindre gjenidentifisering.

Å beskytte personvernet til genetiske data i fremtiden kan bety at vi må finne på innovative måter å maskere det på - for eksempel genomkapping , genom spiking , eller kryptering og blockchain-baserte plattformer .

Jo mer vi forstår om vår genetiske kode, jo vanskeligere blir det å beskytte personvernet til våre genetiske data.


Denne artikkelen ble opprinnelig publisert den Samtalen. Samtalen

Caitlin Curtis, stipendiat, Center for Policy Futures (Genomics), University of Queensland

James Hereward, stipendiat, University of Queensland





^