La biología forense es la aplicación de principios y técnicas biológicas en la investigación de casos penales y civiles. [1] [2] La biología forense se ocupa principalmente del análisis de evidencia biológica y serológica para obtener un perfil de ADN , que ayuda a las fuerzas del orden en la identificación de posibles sospechosos o restos no identificados. Este campo abarca varias subramas, entre ellas la antropología forense , la entomología forense , la odontología forense , la patología forense y la toxicología forense .
El primer uso registrado de procedimientos forenses se remonta al siglo VII, cuando se estableció por primera vez el concepto de utilizar huellas dactilares como medio de identificación. [3] A finales del siglo VII, se utilizaban procedimientos forenses para determinar la culpabilidad de los criminales. [4] [5]
Un pionero en la identificación criminal a través de la biología fue Alphonse Bertillon , también conocido como el "padre de la identificación criminal". [6] En 1879, introdujo un enfoque científico a la identificación personal desarrollando la ciencia de la antropometría . [7] [8] [9] La antropometría implica el uso de una serie de medidas corporales para distinguir a los individuos humanos.
Karl Landsteiner , en 1901, introdujo la categorización de la sangre humana en grupos: A, B, AB y O. [10] A partir de este descubrimiento, la tipificación sanguínea , se convirtió en una herramienta fundamental en la ciencia forense. [11] [12]
Después de esto, se produjeron avances que contribuyeron a la facilidad de uso y detección de la sangre encontrada en las escenas del crimen, expandiendo el uso del análisis de sangre en la biología forense. Leone Lattes descubrió un método para determinar el grupo sanguíneo de las manchas de sangre seca en 1915. [13] [14] [15] [16] Posteriormente, Albrecht HO, un químico alemán, desarrolló el luminol en 1928, que se utiliza para detectar rastros de manchas de sangre en las escenas del crimen . [17] [18]
En 1984, Alec Jeffreys desarrolló la técnica de la huella genética , que examina las variaciones del ADN que permiten identificar a las personas. Esta técnica se ha vuelto sumamente útil no sólo en la ciencia forense , sino también para resolver disputas sobre paternidad e inmigración. [19]
En 1983, Kary B. Mullis amplió el uso de los perfiles de ADN al desarrollar la PCR (reacción en cadena de la polimerasa), que amplifica segmentos de ADN in vitro, incluso en cantidades traza. [20] Las muestras de ADN encontradas en escenas de crímenes suelen encontrarse en cantidades minúsculas y en estados degradados, y a veces mezcladas con diversos fluidos corporales de múltiples individuos. Mediante la PCR, estas muestras de ADN se pueden amplificar para su análisis cuando de otro modo serían inútiles. Más allá de la ciencia forense, la PCR ha tenido un impacto en una amplia gama de campos, incluido el diagnóstico de enfermedades y la detección de virus. [21]
El ADN, o ácido desoxirribonucleico , es una de las piezas de evidencia más populares para recuperar en la escena de un crimen. [22] La evidencia que contiene ADN se considera evidencia biológica y se reconoce como el "estándar de oro" en la ciencia forense. [23] [24] [25]
El análisis de ADN tiene numerosas aplicaciones, como pruebas de paternidad, identificación de restos humanos desconocidos, avances en casos sin resolver, así como para conectar sospechosos y/o víctimas con una pieza (o piezas) de evidencia, una escena u otra persona (ya sea una víctima o un sospechoso). [22] [26] [27] [28] La evidencia de ADN nuclear se puede recuperar de la sangre , el semen , la saliva , las células epiteliales y el cabello (siempre que la raíz esté intacta). [22] Además, el ADN mitocondrial (ADNmt) se puede recuperar del tallo del cabello, el hueso y las raíces de los dientes .
Para que se puedan utilizar, las pruebas biológicas deben reconocerse visualmente en la escena del crimen. Para ello, se utilizan fuentes de luz alternativas o una fuente de luz avanzada (ALS). [29] [30] Una vez que se identifica una fuente potencial, se realizan pruebas presuntivas para establecer si existe una presencia biológica específica (semen, saliva, sangre, orina, etc.). [22] Si el resultado es positivo, se recogen muestras y se envían para su análisis a un laboratorio, donde se realizan pruebas confirmatorias y otras pruebas. [31] [22]
En la mayoría de las muestras de ADN forense, se realiza un análisis STR de repeticiones cortas en tándem autosómicas (STR) en un intento de individualizar la muestra con una persona determinada con un alto grado de confianza estadística. [32] [33] [34] [35] En este caso, los marcadores STR para STR autosómicos se utilizan en la tipificación de ADN forense para rastrear a los desaparecidos, verificar las conexiones familiares y, potencialmente, conectar a los sospechosos con los lugares del crimen. [36]
El análisis de laboratorio de las pruebas de ADN implica la extracción , cuantificación, amplificación y visualización de la muestra de ADN. Existen varios métodos de extracción de ADN posibles, entre ellos la extracción orgánica (fenol-cloroformo) , la extracción con Chelex [37] y la extracción diferencial .
La cuantificación se lleva a cabo comúnmente utilizando una forma de la reacción en cadena de la polimerasa , conocida como PCR en tiempo real , PCR cuantitativa (qPCR) . [38] [39] La qPCR es el método preferido de cuantificación de ADN para casos forenses porque es muy precisa, específica para humanos, cualitativa y cuantitativa. [40] [41] 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. [40] Además de los componentes necesarios para una reacción de PCR estándar (es decir, ADN plantilla, 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 colorante fluorescente que complementan y se unen a la secuencia de ADN de interés que se encuentra entre los dos cebadores. [40] Un colorante "reportero" (R) se une al extremo 5' de la sonda fluorescente, mientras que un colorante "extintor" (Q) se une al extremo 3'. Antes de que la polimerasa extienda las cadenas de ADN, el reportero y el extintor están lo suficientemente cerca en el espacio como para que el instrumento no detecte fluorescencia (el extintor absorbe/enmascara completamente la fluorescencia del reportero). A medida que la polimerasa comienza a extender la cadena, el extremo 5' de la sonda es degradado por la polimerasa debido a su actividad exonucleasa . El colorante reportero se libera desde el extremo 5'. Ya no se extingue, lo que permite la detección de fluorescencia. [38] [39] Se construye un gráfico para el ADN de muestra que compara la presencia de fluorescencia (eje y) con el número de ciclos (eje x) del proceso de qPCR. Luego, esto 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). [42] 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 como un electroferograma . El perfil obtenido se puede comparar con muestras conocidas en CODIS para identificar un posible sospechoso. [31] Con base en 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. [43]
El ADN mitocondrial (ADNmt) se utiliza [44] en lugar del ADN nuclear cuando las muestras forenses se han degradado, están dañadas o se encuentran en cantidades muy pequeñas. En muchos casos, pueden tratarse de 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. [45]
El ADNmt se puede extraer de muestras degradadas, ya que su presencia en las células es mucho mayor que la del ADN nuclear. Puede haber más de 1000 copias de ADNmt en una célula, [46] mientras que solo hay dos copias de ADN nuclear. [45] 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. [47] [45] Debido a este tipo de herencia, el ADNmt es útil para fines de identificación en el trabajo forense, pero también se puede utilizar para desastres masivos, casos de personas desaparecidas, parentesco complejo y genealogía genética. [45]
La principal ventaja de utilizar mtADN es su elevado número de copias. [48] Sin embargo, existen algunas desventajas de utilizar mtADN en lugar de ADN nuclear. Dado que el mtADN se hereda por vía materna y se transmite a cada descendiente, todos los miembros de la línea familiar materna compartirán un haplotipo . [49] Un haplotipo "es un grupo de alelos en un organismo que se heredan juntos de un solo progenitor". Compartir este haplotipo entre 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. [45] La convolución e interpretación de las mezclas de mtADN es más difícil que la del ADN nuclear, y algunos laboratorios optan por no intentar el proceso [50] Dado que el mtADN no se recombina, los marcadores genéticos no son tan diversos como lo son los STR autosómicos en el caso del ADN nuclear. [49] Otro problema es el de la heteroplasmia , cuando un individuo tiene más de un tipo de mtADN en sus células. [45] Esto puede causar un problema en la interpretación de datos de muestras forenses cuestionadas y muestras conocidas que contienen ADNmt. [51] Tener un conocimiento y una comprensión adecuados de la heteroplasmia puede ayudar a garantizar una interpretación exitosa. [51]
Existen algunas formas de mejorar el éxito del análisis de mtADN. La prevención de la contaminación en todas las etapas de la prueba y el uso de controles positivos y negativos es una prioridad. [45] Además, el uso de miniamplicones puede ser beneficioso. Cuando una muestra de mtADN está severamente degradada o se ha obtenido de una fuente antigua, se puede utilizar el uso de amplicones pequeños para mejorar el éxito de la amplificación durante la PCR . [45] En estos casos se utilizan cebadores que amplifican regiones más pequeñas de HV1 y HV2 en la región de control del mtADN. [52] Este proceso se ha denominado el enfoque del "ADN antiguo". [45]
El primer uso de mtADN como prueba en un tribunal fue en 1996 en el caso del Estado de Tennessee contra Paul Ware . [53] [54] Solo había pruebas circunstanciales en contra de Ware, por lo que la admisión de mtADN a partir de pelos encontrados en la garganta de la víctima y en la escena fue clave para el caso. [54]
En 2004, con la ayuda del Centro Nacional para Niños Desaparecidos y Explotados y ChoicePoint , se utilizó el ADNmt para resolver un caso sin resolver de 22 años de antigüedad en el que la evidencia de ADN nuclear no era originalmente lo suficientemente sólida. [55] Después del análisis del ADNmt, Arbie Dean Williams fue condenado por el asesinato de Linda Strait, de 15 años, que había ocurrido en 1982. [55] [56]
En 2012, las pruebas de ADNmt permitieron a los investigadores establecer un vínculo en una investigación de 36 años sobre los asesinatos de cuatro niños de Michigan . [57] Se analizaron las fibras capilares encontradas en los cuerpos de dos de los niños y se descubrió que el ADNmt era el mismo en cada muestra. Para los investigadores, esto fue un gran avance porque significaba que los asesinatos probablemente estaban relacionados. [57]
La antropología se aplica a la ciencia forense con mayor frecuencia a través de la recolección y análisis de restos óseos humanos. [31] [58] [59] Los objetivos principales de la participación antropológica incluyen la identificación y la ayuda en la reconstrucción de la escena determinando detalles sobre las circunstancias de la muerte de la víctima. En los casos en que las técnicas convencionales [60] 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 enfermedades a menudo se pueden determinar a través de mediciones óseas y buscando pistas en toda la estructura esquelética. Esto se vuelve necesario cuando los métodos convencionales que utilizan tejido blando [60] no logran establecer la identidad de los restos.
La botánica forense es la aplicación de la ciencia vegetal a las investigaciones legales. Implica el estudio de material vegetal, como hojas , semillas , polen y otras propiedades de las plantas, para reunir pruebas que puedan ayudar en procedimientos penales o civiles. [61] [62] La identificación de material vegetal es crucial en la botánica forense, ya que puede proporcionar un vínculo entre un individuo y la escena de un crimen, señalar la ubicación geográfica de cuerpos desaparecidos o establecer el intervalo post mortem (PMI) de un esqueleto humano. [63] [64]
La botánica forense también puede ayudar a los investigadores a determinar la causa de muerte en casos en los que intervienen toxinas vegetales. Por ejemplo, la presencia de determinadas especies de plantas en el contenido estomacal de una persona fallecida puede indicar un envenenamiento accidental o intencional.
Además de identificar material vegetal, los botánicos forenses también pueden analizar muestras de suelo en busca de rastros de material vegetal, lo que puede proporcionar información valiosa sobre el entorno en el que se produjo un delito. El análisis de material vegetal y muestras de suelo se puede realizar mediante diversas técnicas, entre ellas la microscopía óptica, la microscopía electrónica de barrido y el análisis de ADN.
Las subdisciplinas dentro de la botánica forense incluyen:
La ornitología forense es la aplicación de técnicas científicas al examen e identificación de restos de aves con fines legales. Este campo de estudio puede ayudar en las investigaciones relacionadas con delitos contra la vida silvestre, como la caza furtiva, el contrabando y el comercio ilegal de aves y sus plumas.
Las plumas son una de las piezas de evidencia más importantes que se utilizan en la ornitología forense. [66] Cada especie de ave tiene características únicas en las plumas que se pueden observar tanto a nivel macroscópico como microscópico. Estas características incluyen el tamaño, la forma, el color y el patrón de la pluma, así como la disposición y la estructura de las barbas y las bárbulas. Al examinar estas características, un ornitólogo forense puede determinar la especie de ave a la que pertenece una pluma.
Otros tipos de restos de aves también pueden identificarse mediante la ornitología forense. Los huesos, por ejemplo, pueden analizarse para determinar la especie de ave, así como la edad y el sexo del individuo. Las muestras de sangre también pueden utilizarse para identificar especies de aves mediante análisis de ADN. [66]
La ornitología forense se puede utilizar en diversos contextos, como las investigaciones criminales, la gestión de la vida silvestre y las iniciativas de conservación. Al permitir la identificación precisa de restos de aves, este campo de estudio puede ayudar a llevar a los autores de delitos contra la vida silvestre ante la justicia y a proteger especies de aves en peligro de extinción.
La odontología forense , también conocida como odontología forense , es la aplicación de la ciencia dental a cuestiones legales. Es un campo especializado que ha sido fundamental para ayudar a las fuerzas del orden a detectar y resolver casos en procedimientos penales y civiles.
El uso de la odontología forense se hizo más popular en la década de 1960 con el establecimiento del primer programa de instrucción en los Estados Unidos en el Instituto de Patología de las Fuerzas Armadas . Desde entonces, la odontología forense se ha vuelto ampliamente conocida tanto por los profesionales de la odontología como por los encargados de hacer cumplir la ley.
Los odontólogos forenses son profesionales dentales que utilizan su experiencia para establecer la identidad de una persona, interpretar lesiones en las regiones oral y perioral, analizar y comparar marcas de mordeduras y ayudar a los patólogos forenses a determinar la causa de la muerte si existe una posible condición dental contribuyente. [67]
La evidencia dental es una herramienta valiosa para establecer la identidad humana comparando las características dentales de una persona fallecida con los registros dentales antemortem. [68] Los odontólogos forenses también pueden ayudar a estimar la edad de personas vivas y fallecidas, lo que puede ser útil en casos en los que se desconoce la identidad de una persona.
La patología forense es un campo especializado dentro de la ciencia forense que se centra en el examen de individuos que han muerto de forma repentina, inesperada o violenta para determinar la causa y la forma de la muerte. [69] Una autopsia forense es un examen post mortem del cuerpo y un análisis de los fluidos corporales para proporcionar información sobre la causa de la muerte, la forma de la muerte y el mecanismo de la lesión. [70]
Un patólogo forense es un médico que posee amplios conocimientos y experiencia tanto en traumatismos como en enfermedades. Es responsable de realizar autopsias y aplicar su conocimiento del cuerpo humano y de las posibles lesiones internas y externas para determinar la causa y la forma de muerte. [31] La información obtenida de una autopsia puede ayudar en gran medida a las tareas de investigación y a la reconstrucción de la escena. Un patólogo forense también puede recolectar evidencia del cuerpo, como rastros de evidencia o fluidos biológicos, que pueden usarse en investigaciones criminales, y testificar en el tribunal como testigo experto sobre sus hallazgos.
La toxicología forense es un campo interdisciplinario que aplica principios y métodos de la toxicología , la química analítica , la farmacología y la química clínica para ayudar en las investigaciones médicas o legales de muerte , envenenamiento y uso de drogas. El objetivo principal de la toxicología forense es la detección, identificación e interpretación precisas de sustancias químicas y sus metabolitos en muestras biológicas con el fin de proporcionar evidencia objetiva para respaldar decisiones médicas o legales. Los resultados de los análisis de toxicología forense se pueden utilizar para determinar la causa y la forma de muerte, evaluar el papel de las drogas o sustancias químicas en el deterioro o la toxicidad y proporcionar evidencia en procedimientos penales o civiles. El campo de la toxicología forense requiere una comprensión profunda de la farmacocinética y farmacodinámica de las drogas y las sustancias químicas, así como de las técnicas analíticas utilizadas para detectarlas y cuantificarlas en matrices biológicas.
La microbiología forense se ha convertido en un área de investigación cada vez más prometedora con los recientes avances en la secuenciación masiva paralela , también conocida como secuenciación de próxima generación . Esta tecnología ha permitido el análisis de microorganismos para diversas aplicaciones en la ciencia forense, incluidos el biocrimen, el bioterrorismo y la epidemiología.
Los microorganismos pueden servir como valiosas fuentes de evidencia en casos penales, entre ellos:
Al analizar el estado de descomposición de la bacteria [74] o los patrones de sucesión bacteriana, los científicos pueden estimar el tiempo transcurrido desde la muerte.
El bioterrorismo se refiere al uso deliberado de agentes biológicos como armas de guerra. Estos agentes, que pueden ser microorganismos naturales o modificados genéticamente, se diseminan intencionalmente para causar enfermedades, muerte o daño a seres humanos, animales o plantas. [76] Independientemente de su origen, estas armas biológicas, que pueden ser virus, bacterias u hongos, son altamente infecciosas y representan una amenaza significativa.
La microbiología forense desempeña un papel crucial en el estudio de la epidemiología. Al examinar microorganismos obtenidos de individuos infectados, los científicos pueden determinar la fuente de la infección, identificar el tipo de infección presente y analizar el patrón de mutación del microorganismo. Los microbiólogos forenses comparan los microorganismos aislados de individuos infectados con fuentes conocidas de patógenos infecciosos para identificar la causa de un brote. [77]
Es importante señalar que los agentes biológicos utilizados como armas suelen encontrarse en el medio ambiente, lo que dificulta determinar si una infección es accidental o el resultado de un ataque deliberado. [75] Uno de los casos más notables de bioterrorismo en la historia reciente involucró el envío por correo de al menos cuatro sobres que contenían ántrax en los Estados Unidos en septiembre y octubre de 2001. Este incidente dio como resultado que 11 personas contrajeran ántrax por inhalación, lo que provocó cinco muertes, mientras que otras 11 personas sufrieron ántrax cutáneo. Además, 31 personas dieron positivo en las pruebas de exposición a esporas de Bacillus anthracis . [78]
Sin embargo, los avances en la PCR y la secuenciación del genoma completo permitieron a los científicos colaborar con el FBI para identificar la fuente de las esporas de las letras. La combinación de la microbiología forense y la tecnología moderna es esencial para identificar y prevenir ataques bioterroristas.
En la investigación de un posible ataque bioterrorista o de guerra biológica, el enfoque epidemiológico es diferente de una investigación epidemiológica típica. El proceso comienza confirmando que ha habido un brote utilizando evidencia clínica y de laboratorio. Una vez que se ha establecido el número de casos y la definición del ataque, el brote se puede caracterizar analizando el tiempo, el lugar y la persona afectada. Esta información es fundamental para identificar la fuente del brote. Al reunir datos sobre los casos a lo largo del tiempo, se puede crear una curva epidémica. El patrón de la enfermedad es importante para distinguir entre un brote natural y un ataque intencional. En el caso de un ataque bioterrorista, la fuente es muy probablemente un único punto, en el que todos entran en contacto con el agente al mismo tiempo. Otros factores que se investigan para determinar si el brote es el resultado de un ataque biológico incluyen una gran epidemia, una enfermedad más grave de lo esperado para un patógeno determinado, una enfermedad poco común para un área específica y múltiples epidemias simultáneas de diferentes enfermedades. [79]
La microbiología post mortem es un campo que tiene como objetivo detectar infecciones inesperadas que causan muertes súbitas, confirmar infecciones clínicamente sospechadas pero no probadas, evaluar la eficacia de la terapia antimicrobiana, identificar patógenos emergentes y reconocer errores médicos. Además, el análisis del tanatomicobioma puede ayudar a estimar el intervalo post mortem. [80] Actualmente, se están realizando investigaciones exhaustivas para determinar si existe un "reloj" de descomposición microbiana consistente que pueda usarse solo o en conjunto con otras técnicas, como la entomología forense, para ayudar a estimar los intervalos post mortem.
Un grupo de investigación ha logrado avances significativos en la descripción de un reloj microbiano de este tipo y cree que están a dos o cinco años de probarlo en una escena de un crimen real. [81] Sin embargo, si se determina que existe un reloj microbiano confiable y consistente, aún está por verse si pasará la prueba científica y legal. Un juez también tendría que determinar que el reloj microbiano cumple con el estándar para la admisión del testimonio de expertos. [81]
La limnología forense es la aplicación de la limnología, el estudio de las aguas continentales, a la ciencia forense. En los casos que involucran un cuerpo de agua en o cerca de la escena de un crimen, se puede extraer una muestra del agua y analizarla para identificar la presencia y composición de microorganismos, que pueden actuar como una forma de evidencia traza . Uno de estos microorganismos son las diatomeas, un tipo de microalgas que varían en forma y son exclusivas de cuerpos de agua específicos. Al analizar la composición de diatomeas en una muestra de agua, los investigadores pueden establecer si una persona o pieza de evidencia cuestionada ha estado en contacto con un cuerpo de agua específico. Esto se debe a que las diatomeas son específicas de ciertos cuerpos de agua, y si una muestra contiene diatomeas que se encuentran solo en un cuerpo de agua específico, se puede usar como evidencia para vincular a una persona u objeto con esa ubicación. La limnología forense se puede utilizar junto con otras técnicas forenses para proporcionar un análisis más completo de la escena de un crimen. [82]
Como el ADN es una forma crítica de evidencia en la investigación de casos de violencia sexual, la acumulación de kits de agresión sexual (SAKs) no analizados, también conocidos como kits de violación , afecta en gran medida la identificación y el procesamiento exitosos de los perpetradores de estos crímenes. Según RAINN (Rape, Abuse & Incest National Network), la organización contra la violencia sexual más grande de los Estados Unidos, la acumulación es el resultado tanto de un fracaso de la policía para enviar los kits recolectados a los laboratorios forenses para su análisis, como de una falta de recursos dentro de estos laboratorios para procesar los kits de manera efectiva. [83] En ausencia de financiación adecuada, muchos distritos prefieren dedicar sus fondos a homicidios o casos más destacados, y los casos de violencia sexual a menudo se dejan de lado. Con esto, como los SAK permanecen almacenados, la prevalencia del problema aumenta, especialmente porque cada año se encuentran más y más kits. [84]
Con los considerables avances en el análisis de ADN, se pueden examinar casos antiguos y abiertos con evidencia intacta en busca de evidencia biológica. [32] Todos los días se cargan nuevos perfiles en CODIS , por lo que aumenta la población base para buscar y comparar. Las pruebas biológicas para casos sin resolver, específicamente homicidios, encuentran obstáculos similares a los de los SAK: falta de fondos o las muestras de ADN no se han almacenado adecuadamente; por lo tanto, se ha producido demasiada degradación para realizar análisis viables.
En la cultura popular, la biología forense se retrata con frecuencia en programas como La ley y el orden , Hannibal, Bones , CSI , Dexter y Castle . Sin embargo, gracias a la representación que Hollywood hace de la ciencia forense, el análisis de las pruebas biológicas ha sido víctima del Efecto CSI , que hace que la percepción del público sobre sus capacidades se vea gravemente distorsionada y sus límites se difuminen.