Veda

Vedci rekonštruujú tváre z DNA

Analýza DNA dokáže určiť, či je osoba páchateľom, ak sa jej údaje nachádzajú v databáze. Čínski vedci teraz pokročili ešte ďalej a dokážu z DNA vytvoriť trojrozmerný portrét pre účely pátrania. Aj anonymizované genetické údaje tak môžu znovu získať tvár a byť priradené ku konkrétnej osobe.

Ešte na začiatku 20. storočia bolo možné páchateľov usvedčiť len vtedy, ak ich nezákonné konanie videli svedkovia. To sa zásadným spôsobom zmenilo s výskumom ľudských génov a DNA.

V roku 1985 sa britskému biochemikovi sirovi Alecovi Johnovi Jeffreysovi podarilo vyvinúť DNA test, vďaka ktorému mohli byť vinníci usvedčení jednoduchým odobratím vzorky krvi, vlasu alebo slín. Už po dvoch rokoch bol test natoľko spoľahlivý, že po prvýkrát viedol k vypátraniu vraha, pričom zároveň boli prepustení na slobodu neprávom odsúdení ľudia.

Tento postup je však možný len vtedy, ak je k dispozícii porovnávacia vzorka DNA páchateľa – či už čerstvo odobratá, alebo uložená v databáze. Ak takáto vzorka chýba, vyšetrovatelia zostávajú bezradní.

To by mohol zmeniť vynález čínskych vedcov. Model s názvom „Difface“, ktorý vyvinuli, dokáže na základe samotnej DNA rekonštruovať trojrozmerný obraz tváre a tak dať tvár doteraz neznámym páchateľom. To by následne mohlo umožniť ich vypátranie pomocou databáz portrétov a záberov z bezpečnostných kamier.

Tvár zakódovaná v DNA

Kľúčom k úspechu aj v prípade novo vyvinutého modelu je DNA. Deoxyribonukleová kyselina je dlhý reťazec chemických zlúčenín, ktorý nesie našu genetickú informáciu.

Približne 99,9 % ľudskej DNA je u celej populácie identické. V tých zostávajúcich 0,1 percentách sú zakódované osobné znaky, ktoré sa u jednotlivých ľudí líšia – napríklad farba vlasov a očí. Obsahuje však aj výrazné morfologické črty. Pre forenzných expertov sú obzvlášť dôležité špecifické znaky tváre: nos, oči a ústa.

V minulosti pomohli identikity – teda rekonštrukcie tváre páchateľa na základe výpovedí svedkov – k vypátraniu mnohých zločincov. Vďaka systému Difface však Mingqi Jiao a jeho kolegovia z Čínskej akadémie vied už žiadnych svedkov nepotrebujú – stačí im len vzorka DNA z miesta činu.

V predchádzajúcich projektoch sa vedci z celého sveta snažili nájsť súvislosti medzi genetickými údajmi a rysmi tváre. Doposiaľ sa však žiadnemu z týchto pokusov nepodarilo vytvoriť plnohodnotnú rekonštrukciu tváre.

Testované na Číňanoch, použiteľné na všetkých

Systém Difface to teraz umožňuje aj vo veľkom meradle, čo ho podľa vedcov robí vhodným nielen pre forenznú identifikáciu, ale aj pre personalizovanú medicínu – ako opakovane uvádzajú vo svojej štúdii. Model spája komplexné genetické informácie s viditeľnými črtami tváre. Je možné zohľadniť aj vek, pohlavie a index telesnej hmotnosti, hoci tieto faktory zatiaľ nie sú zahrnuté v základnom nastavení.

Tím okolo Jiaa najprv trénoval a testoval Difface na 9 674 vzorkách DNA z čínskej databázy Han. Model tak čerpal z veľkého, ale relatívne homogénneho genetického súboru, pretože črty tváre čínskej populácie sú výrazne menej rôznorodé ako napríklad u Európanov.

Čím viac variácií existuje, tým vyššia je možná chybovosť. Najväčšia rozmanitosť sa týka ľudského nosa – v rámci čínskej populácie, známej skôr širšími a plochými nosmi, bolo zaznamenaných 107 genetických variácií. Napriek tomu model podľa štúdie vedcov „dosiahol vynikajúci výkon“ a dokázal „generovať 3D obrazy tvárí jednotlivcov iba na základe ich DNA údajov“. Neobmedzuje sa pritom iba na čínske tváre.

Difface dokázal navyše zobraziť tvár v akejkoľvek budúcej alebo minulej vekovej fáze a odrážať prirodzenú variabilitu ľudských rysov. Model bol tiež schopný rozlíšiť správne a nesprávne rekonštrukcie, teda určiť, či genetické údaje zodpovedajú konkrétnej tvári. Vďaka tomu Difface prekonáva všetky doterajšie modelové riešenia svojou efektívnosťou, čo vedci pripisujú predovšetkým využitiu tzv. kontrastného učenia počas trénovania systému.

DNA predstavuje výzvu pre technológiu

Takéto presné detaily sú však možné len pri dostatočne rozsiahlom a kvalitnom súbore údajov. S klesajúcou kvalitou a množstvom údajov Difface podľa výskumníkov stráca schopnosť presne rozpoznávať niektoré črty tváre – ako je tvar nosného profilu, špičky nosa alebo vzhľad lícnych kostí.

Keď boli k dispozícii len približne dve tretiny potrebných dátových bodov, „rekonštrukcie začali strácať individuálne špecifiká a konvergovať smerom k všeobecnejším štruktúram tváre“. Inými slovami: ak je dát príliš málo, všetky rekonštruované tváre vyzerajú viac-menej rovnako. Vedci k tomu ďalej uviedli:

„Tieto výsledky otvárajú cestu pre budúci výskum genetických základov architektúry tváre a ponúkajú potenciálne ciele pre skúmanie vplyvu genetických variácií na štruktúru tváre.“

Model Difface by podľa svojich tvorcov mohol byť ďalej vylepšovaný najmä v oblasti robustnosti a schopnosti prispôsobiť sa rôznym dátovým sadám. V takom prípade by bolo možné ho použiť aj na iné populácie. Hoci bol model testovaný na čínskej populácii, ktorá sa vyznačuje menšou variabilitou rysov tváre, má potenciál naučiť sa rozpoznávať špecifické vzťahy medzi DNA a rysmi tváre aj u iných skupín obyvateľstva.

V budúcnosti by mali byť zahrnuté aj ďalšie premenné, ako je vek a index telesnej hmotnosti. Vďaka tomu by Difface mohol ešte lepšie zobrazovať starnutie a vytvárať presnejšie rekonštrukcie tvárí pre rôzne telesné typy.

Koniec súkromia?

Táto inovácia však prináša aj etické a právne výzvy – predovšetkým v súvislosti s genomickou ochranou osobných údajov. Medzi závažné riziká patrí potenciálna spätná identifikácia jednotlivcov, neoprávnené využitie údajov a zložité právne otázky týkajúce sa vlastníctva genetických informácií. Okrem forenzných aplikácií môže byť tento objav využitý aj v zdravotníctve a poisťovníctve.

Vo forenznej oblasti táto technológia prináša výhody pri identifikácii osôb na základe genetického materiálu, jej nesprávne použitie by však mohlo viesť k vážnym škodám – vrátane neoprávneného odsúdenia alebo vytvárania rasových či etnických profilov. Vzhľadom na to, že Difface umožňuje predpovedať fyzické znaky z genetických informácií, vedci vyjadrili obavy z možného zneužitia citlivých osobných údajov a z geneticky podmienenej diskriminácie.

V oblasti zdravotníctva a poisťovníctva navyše hrozí, že genetické informácie budú zneužité na diskrimináciu osôb na základe domnelých zdravotných rizík.

Vedci preto upozorňujú na nevyhnutnosť dôkladnej diskusie medzi ochrancami osobných údajov a politickými činiteľmi, aby bolo možné túto inovatívnu technológiu zosúladiť s právom na súkromie. Kedy, kde, ako a kým bude model Difface v budúcnosti využívaný, zatiaľ ostáva otvorenou otázkou.

Štúdia bola zverejnená 7. mája 2025 v odbornom časopise Advanced Science.

Článok bol preložený z nemeckej edície Epoch Times

ZDIEĽAŤ ČLÁNOK