Overalt hvor vi går efterlader vi bits af DNA.
Vi kan allerede bruge dette DNA til at forudsige nogle træk, såsom øjen, hud og hårfarve. Snart kan det være muligt nøjagtigt at rekonstruere hele dit ansigt fra disse spor.
Dette er verdenen af "DNA-fænotypning" - rekonstruering af fysiske træk fra genetiske data. Forskningsundersøgelser og virksomheder som 23andMe deler undertiden genetiske data, der er blevet "anonymiseret" ved at fjerne navne. Men kan vi sikre dets privatliv, hvis vi kan forudsige ansigtet om dens ejer?
Her er hvor videnskaben er nu, og hvor den kunne gå i fremtiden.
Forudsigelse af hår, øje og hudfarve
DNA-fænotypning har været et aktivt forskningsområde fra akademikere i adskillige år nu. Kriminalteknologiske forskere Manfred Kayser og Susan Walsh har blandt andet været banebrydende for adskillige DNA-fænotypemetoder til retsmedicin.
I 2010 udviklede de IrisPlex-systemet, der bruger seks DNA-markører til at bestemme, om nogen har blå eller brune øjne. I 2012 blev yderligere markører inkluderet for at forudsige hårfarve. Sidste år tilføjede gruppen hudfarve. Disse test er blevet gjort tilgængelige via et websted, og alle, der har adgang til deres genetiske data, kan prøve det.
Egenskaber ved træk bruges til at adressere en række spørgsmål. For nylig blev de for eksempel brugt til at antyde, at “Cheddar Man” (Storbritanniens ældste komplette menneskelige skelet) kan have haft mørk eller mørk til sort hud og blå / grønne øjne. De forudsigelige modeller er for det meste bygget på moderne europæiske populationer, så det kan være nødvendigt med forsigtighed, når testene anvendes til andre (især gamle) populationer.
Det fulde billede
Forskning i DNA-fænotypning er hurtigt fremskredt i det sidste år med anvendelse af maskinlæringsmetoder, men omfanget af vores nuværende kapaciteter diskuteres stadig varmt.
Sidste år foretog forskere fra genetikeren Craig Venter's virksomhed Human Longevity detaljerede målinger af de fysiske egenskaber hos omkring 1.000 mennesker. Hele genomer (vores komplette genetiske kode) blev sekventeret og dataene kombineret for at fremstille modeller, der forudsiger 3D ansigtsstruktur, stemme, biologisk alder, højde, vægt, kropsmasseindeks, øjenfarve og hudfarve.
Undersøgelsen modtog kraftigt tilbageslag fra en række fremtrædende videnskabsmænd, herunder Yaniv Erlich, også kaldet "genomhacker." Undersøgelsen syntes at forudsige gennemsnitlige ansigter baseret på køn og aner snarere end individuelle ansigter. Metoden til at bedømme forudsigelser om små etnisk blandede kohorter blev også kritiseret.
Selv med præcise ansigtsforudsigelser bemærkede Erlich, at denne tilgang til at identificere nogen i den virkelige verden:
en modstander ... ville skulle oprette [en] database med populationsskalaer, der inkluderer højde, ansigtsmorfologi, digitale stemmesignaturer og demografiske data for hver person, de vil identificere.
For uden en detaljeret biometrisk database kan du ikke komme fra de fysiske forudsigelser til et navn.
En database, der skal matche?
Det viser sig, at den australske regering er i færd med at opbygge en sådan database. "Kapaciteten" er et foreslået biometrisk og ansigtsgenkendelsessystem, der matcher CCTV-optagelser med oplysninger fra pas og kørekort. Oprindeligt faktureret som en bekæmpelse af terrorisme er der allerede rapporter om, at tjenesten kan leveres mod et gebyr til virksomheder.
På samme tid har det australske skattekontor lige indledt en stemmegenkendelsestjeneste. Det er nemt at forestille sig, hvordan denne type system kan integreres med "The Capability."
Og det er ikke kun Australien, der etablerer kapaciteten til at blive en biometrisk, ansigtsgenkendende overvågningstilstand. Indien implementerer Aadhar-systemet, og Kina fører verden i ansigtsgenkendelse.
Den australske regering bygger et ansigtsgenkendelsessystem kaldet The Capability, der vil matche CCTV-optagelser med oplysninger fra pas og kørekort. (Queensland Government) DNA-mugshots
På nuværende tidspunkt er de fleste retsmedicinske DNA-profileringsmetoder afhængige af "anonyme" markører, der matcher identitet med en database, men afslører lidt andet om en mistænkt. Med fremskridt inden for genomisk teknologi bevæger retsmedicinsk genetik sig mod test, der kan fortælle os meget mere om nogen.
Der er en række virksomheder, der tilbyder DNA-fænotypetjenester mod betaling. Et firma, Parabon NanoLabs, hævder at være i stand til nøjagtigt at forudsige det fysiske udseende af en ukendt person fra DNA. Politistyrker bruger allerede deres tjenester, herunder politiet i Queensland i en nylig sag om en serievoldtægt ved Guldkysten.
Parabon-systemet er også baseret på en forudsigelig model. Dette blev udviklet ved at anvende maskinindlæringsværktøjer til deres genetiske / trækreferencer database. Virksomheden forudsiger hudfarve, øjenfarve, hårfarve, fregner, aner og ansigtsform fra en DNA-prøve. Disse forudsigelser, tilliden omkring dem og en rekonstruktion foretaget af en retsmedicinsk kunstner bruges til at fremstille en "Snapshot" -profil.
Der er skepsis til Parabons evner. Det er vanskeligt at vurdere Parabons system, fordi computerkoden ikke er åben, og metodikken ikke er blevet offentliggjort med peer review-kontrol.
Som med enhver type DNA-bevis er der en risiko for abort for retfærdighed, især hvis beviset bruges isoleret. Brugbarheden af DNA-fænotypning på dette tidspunkt kan muligvis være mere i dens ekskluderende magt end dets forudsigelsesevne. Parabon anfører, at Snapshot-forudsigelser er beregnet til at blive brugt sammen med andre efterforskningsoplysninger for at indsnævre listen over mulige mistænkte.
Hvor vil alt dette ende?
Vi behøver kun at se på identiske tvillinger for at se, hvor meget af vores ansigt der er i vores DNA. Spørgsmålet er, hvor mange af forbindelserne mellem DNA og vores fysiske funktioner vil vi være i stand til at låse op i fremtiden, og hvor lang tid vil det tage os at komme dertil?
Nogle funktioner er relativt lette at forudsige. For eksempel kan der udledes øjenfarve fra relativt få genetiske varianter. Andre træk vil være mere komplicerede, fordi de er "polygene", hvilket betyder, at mange genvarianter samarbejder om at producere funktionen.
En nylig undersøgelse af hårfarvegenetik undersøgte for eksempel 300.000 mennesker med europæisk aner. De fandt 110 nye genetiske markører knyttet til hårfarve, men forudsigelsen af nogle farver (sort eller rød) er mere pålidelige end andre (blond og brun).
Videnskaben om DNA-ansigtsgenopbygning skrider hurtigt frem. (Sammensat fra Parabon og PNAS) Den måde, hvorpå DNA koder for vores fysiske træk, kan være forskellig hos mennesker fra forskellige forfædresgrupper. I øjeblikket vil vores evne til at forudsige moderne europæere være bedre end andre grupper - fordi vores genetiske databaser domineres af personer med europæisk afkom.
Når vi anvender stadig mere sofistikerede maskinlæringsmetoder på større (og mere etnisk repræsentative) databaser, er vores evne til at forudsige udseende fra DNA sandsynligvis forbedret dramatisk.
Parabons tjenester leveres med en ansvarsfraskrivelse om, at rekonstruktionerne ikke bør bruges med ansigtsgenkendelsessystemer. Integrationen af disse teknologier er imidlertid ikke umulig i fremtiden og rejser spørgsmål om omfangskryp.
Hvad betyder det for genetisk privatliv?
På trods af kontroversen omkring, hvad vi kan gøre nu, vil videnskaben om DNA-fænotypning kun blive bedre.
Det, der hurtigt udvikler sig inden for DNA-fænotypning viser os, er hvor meget personlig information der er i vores genetiske data. Hvis du kan rekonstruere et mugshot fra genetiske data, forhindrer fjernelse af ejerens navn ikke genidentifikation.
At beskytte privatlivets fred for vores genetiske data i fremtiden kan betyde, at vi er nødt til at finde frem til innovative måder at maskere dem på - for eksempel genomcloaking, genomspiking eller kryptering og blockchain-baserede platforme.
Jo mere vi forstår vores genetiske kode, desto vanskeligere vil det blive at beskytte vores genetiske data.
Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation.
Caitlin Curtis, stipendiat, Center for Policy Futures (Genomics), University of Queensland
James Hereward, stipendiat, University of Queensland
