5 mitów kryminalistycznych okiem chemika

Wychowałeś się na serialach CSI, a skandynawskie kryminały to dla Ciebie znajomy temat? Nawet jeśli nie, na pewno kojarzysz sporo kryminalistycznych mitów. Testy DNA gotowe w ciągu godziny? Posprzątany z resztek krwi pokój, który pod wpływem luminolu i światła UV zaczyna świecić jak solarium, ujawniając wszelkie ślady? W tym artykule rozprawimy się z najczęstszymi chemicznymi mitami.

1. Chloroformem można obezwładnić ofiarę w ciągu kilku sekund

Jednym z najczęściej stosowanych przez przestępców związków chemicznych jest chloroform. Złoczyńca przeważnie nasącza gazę niewielką ilością rozpuszczalnika i potencjalna ofiara wdychając go, traci przytomność w kilka sekund. Jest to chyba jeden z najbardziej rozpowszechnionych mitów pokazywanych w serialach oraz filmach kryminalnych.

Słowem wprowadzenia: chloroform jest organicznym związkiem chemicznym z grupy halogenoalkanów o wzorze CHCl3. To bezbarwna ciecz, o charakterystycznym słodkawym zapachu i równie słodkawym, palącym smaku. Jest silnie toksyczny - oddziałuje na ośrodkowy układ nerwowy, nerki, wątrobę oraz powoduje zmiany zwyrodnieniowe mięśnia sercowego. Potwierdzono również jego właściwości narkotyczne i rakotwórcze.

Na przełomie XIX i XX wieku był powszechnie stosowany w anestezjologii. Współcześnie odstąpiono od jego stosowania, z uwagi trudności związane z dawkowaniem tej substancji. Główny problem polega na tym, iż granica pomiędzy dawką znieczulającą a toksyczną, jest znikoma. Dodatkowo chloroform często bywa zanieczyszczony, co powoduje, że można nim raczej człowieka otruć (chloroform pod wpływem światła rozkłada się powoli do fosgenu, chloru i chlorowodoru), niż nim go uśpić. By chloroform mógł zostać skutecznie wykorzystany jako środek odurzający, należałoby go wdychać kilka minut, a następnie utrzymywać jego stężenie na stałym poziomie, co zdecydowanie nie byłoby na rękę osobie mającej na celu obezwładnienie ofiary i przetransportowanie jej w ustronne miejsce. Zatem błyskawiczne działanie usypiające chloroformu można spokojnie włożyć między bajki.

2. Wyniki badań genetycznych otrzymujemy natychmiast

Częstym elementem śledztwa w serialach lub filmach kryminalnych jest przeprowadzanie badań genetycznych. W fikcyjnej rzeczywistości bywa tak, że ich wyniki śledczy otrzymują w ciągu godziny, jeszcze nawet przed dokonaniem sekcji zwłok, co jest absurdem. Z uwagi na ciągły napływ nowych spraw laboratoria kryminalistyczne nie są w stanie udzielać śledczym odpowiedzi w tak krótkim czasie. Pomijając aspekt organizacyjny, jest to również nierealne z chemicznego punktu widzenia.

Prawdziwy przełom w badaniach genetycznych nastąpił w drugiej połowie XX wieku, co związane było z ustaleniem istnienia cząsteczek odpowiedzialnych za dziedziczenie – DNA. „Ojcem” analizy DNA był Sir Alec Jeffreys, twórca techniki zwanej polimorfizmem długości fragmentów restrykcyjnych (RFLP z ang. restriction fragments length polymorphism). Pomijając szczegóły procesu należy wspomnieć, iż metoda ta miała istotne ograniczenie, a mianowicie do badań konieczne było posiadanie powyżej 1 mikrograma (0,001 g) DNA, co stanowi dużą ilość tego materiału, nawet jeśli, Drogi Czytelniku, wydaje Ci się, że to tyle co nic. Pozyskanie takiej ilości DNA z najczęściej spotykanych śladów biologicznych (ślady krwawe, niedopałek papierosa, włos) jest bardzo trudne, bądź praktycznie niemożliwe.

Opracowana w 1983 roku przez Kary’ego Mullisa metoda powielania fragmentów DNA poprzez łańcuchową reakcję polimerazy pozwalała na amplifikację materiału z niewielkich ilości DNA, a tym samym na przeprowadzenie badań nawet z mikroskopijnego śladu, co dało jej znaczną przewagę nad RFLP. Za odkrycie PCR (z ang. polymerase chain reaction) K. Mullis otrzymał w 1993 roku Nagrodę Nobla.

Badania genetyczne to proces skomplikowany – upraszczając, można je podzielić na kilka etapów: izolacja DNA (uzyskanie kwasu deoksyrybonukleinowego z jądra komórkowego),amplifikacja (powielanie fragmentów DNA, kolejne kilka etapów t.j. denaturacja annealing, elongacja),sekwencjonowanie (rozdział DNA w zależności od długości fragmentów), analiza.

Ostatecznie otrzymuje się wynik w postaci tzw. elektroforegramów (wykresów). Na tym etapie analizę wyników przeprowadza biegły, którego czas pracy może być bardzo różny. Wracamy zatem do pytania:, ile musimy czekać na wyniki badań DNA?

Sama praca w laboratorium to około 4-5 godzin (stosując standardowe polimerazy, np. Taq). W tempie ekspresowym wyniki w laboratoriach kryminalistycznych można uzyskać w 48-72 godzin, lecz należy pamiętać, iż przez biurokrację i procedury realny czas oczekiwania może być zdecydowanie dłuższy (tydzień, miesiąc, a nawet rok).

Werdykt: wyniki badań genetycznych otrzymywane w ciągu kilkudziesięciu minut to telewizyjny mit.

3. Toksykologia odpowiedzią na wszelkie problemy

Kolejnym ciekawym badaniem jest toksykologia. W tym przypadku również czas oczekiwania na jego wyniki w filmach (1-2 godziny) znacząco różni się od czasu realnego (4-6 tygodni). Jednak chciałbym przybliżyć inną kwestię, a mianowicie czy wyniki uzyskane w laboratorium są zawsze jednoznaczne i ze 100% pewnością pozwalają na wskazanie substancji zażytej lub podanej ofierze? W celu odpowiedzi na to pytanie posłużę się przykładem oznaczenia we krwi lub moczu pokrzywdzonej kwasu 4-hydroksymasłowego, znanego też jako GHB.

Krótkie wprowadzenie: kwas 4-hydroksybutanowy (kwas γ-hydroksymasłowy, GHB) jest organicznym związkiem chemicznym należącym do grupy hydroksykwasów karboksylowych. W niewielkim stężeniu można go znaleźć prawie we wszystkich żyjących istotach. Przykładowo, jest naturalnie występującym w mózgach ssaków neuroprzekaźnikiem, oprócz tego jego ślady obecne są w winie i cytrusach. Czyste GHB jest białym ciałem stałym bez smaku i zapachu, zwykle występuje w formie soli sodowej, co powoduje słony smak tej substancji. Kwas 4-hydroksybutanowy jest substancją psychoaktywną i w dawkach poniżej 0,7 g powoduje euforię oraz ułatwia kontakt z innymi osobami. W zależności od źródła badań, podanie GHB w ilości 0,7–1,4 g wywołuje efekty podobne do działania alkoholu etylowego, zdarzają się również krótkie zaniki pamięci. Większe dawki (1,5–2,1 g) mogą powodować rozweselenie, pobudzenie oraz, tzw. brak zahamowań, i większą otwartość towarzyską. W granicach 2,1-3,5 g następuje intensyfikacja w/w efektów, lecz dodatkowo pojawiają się skutki uboczne, takie jak: mdłości, wymioty, zawroty i ból głowy, dezorientacja, duszności. Podanie większych dawek (3,5-4,9 g) powoduje senność lub utratę przytomności, drgawki, znieczulenie wywołuje problemy z koordynacją, okresowe kłopoty z pamięcią, utratę świadomości, czasem nawet amnezję.

GHB znane jest jako pigułka gwałtu. Dodatkowo spożyty alkohol etylowy wchodzi w interakcję z GHB i powoduje zwiększenie liczby efektów ubocznych. Niestety, powszechnym zjawiskiem jest podawanie tego związku nieświadomym niczego ofiarom w klubach czy dyskotekach jako dodatek do drinka lub piwa. Dostępne są testery jednorazowego użytku (np. w kształcie karty kredytowej), które wykrywają GHB, lecz jedynie w dużym stężeniu (3 g/250 ml). Sprawdzają się one głównie w jasnych napojach, gdyż zastosowany w nich wskaźnik (np. purpura bromokrezolowa) w obecności GHB zabarwia się na kolor ciemnoniebieski.

W tym miejscu warto zadać sobie pytanie, czy badania toksykologiczne są w stanie wykryć GHB?

Kwas 4-hydroksybutanowy bardzo szybko metabolizuje (czyli rozkłada się w organizmie), najpierw do semialdehydu bursztynowego (kwasu 4-oksobutanowego), a następnie do kwasu bursztynowego (kwasu 1,4-butanodiowego), który następnie wchodzi w cykl Krebsa. Finalnym produktem rozkładu są tlenek węgla (IV) oraz woda. W związku z tym, po upływie 4-6 godzin od przyjęcia GHB niemożliwe jest zmierzenie jego stężenia w organizmie. Ponadto tylko 1% GHB jest wydalane z moczem w niezmienionej postaci. W celu określenia czy GHB zostało zaaplikowane, badanie należałoby wykonać, gdy ofiara znajduje się pod jego znaczącym wpływem, stosując zaawansowane techniki chromatograficzne. Dodatkową komplikacją jest naturalnie występujące GHB w ośrodkowym układzie nerwowym. Biorąc pod uwagę wszystkie powyższe czynniki, niestety, w realnym świecie toksykologia w tym przypadku nie da nam pozytywnej i miarodajnej odpowiedzi. Aby jednak nie kończyć tak pesymistycznie należy dodać, iż badania toksykologiczne są potężnym narzędziem i dają nam wielką wiedzę na temat zażytych substancji oraz ich metabolitów, a nauka ta nieustannie się rozwija.

4. Do barwnej reakcji luminolu z krwią potrzebne jest światło UV

Czy jest coś bardziej efektownego niż śledczy ubrany w biały strój ochronny, tzw. „pandę”, pomarańczowe okulary, kroczący po ciemnym pokoju z super latarką UV, rozświetlający go nagle niebieską iluminacją? Chyba nie, zatem w pełni rozumiemy scenarzystów. Lecz czy wszystkie te elementy potrzebne są do chemiluminescencji luminolu (tj. otrzymania tego jakże widowiskowego efektu „świetlistych śladów”)? Odpowiedź jest bardzo prosta: nie.

Ukazywane w filmach i serialach czynności łączą dwie różne metody wizualizacji śladów krwawych. Pierwszą z nich jest zastosowanie światła UV, które nie daje tak spektakularnych efektów, gdyż krew zwyczajnie je absorbuje (czyli mówiąc wprost – nie zacznie się świecić). Jednak, jeśli ślad krwawy jest otoczony materiałem wykazującym fluorescencję, to pod wpływem światła UV, będzie on widoczny (pod warunkiem, że nie jest za bardzo rozmyty lub rozcieńczony).

Zdecydowanie najbardziej widowiskową metodą jest użycie luminolu. Odpowiednio przygotowanym wcześniej roztworem spryskuje się badaną powierzchnię i jeśli obecna jest na niej krew - nawet bardzo stara lub w minimalnej ilości - na podłożu natychmiast pojawi się niebieska poświata.

Mecha­nizm zacho­dzących pro­ce­sów polega na utle­nia­niu lumi­nolu (hydrazyd 3-aminoftalowy) w środowisku zasa­do­wym za pomocą perhydrolu (30% roztwór nadtlenku wodoru, H2O2) w obec­no­ści kata­li­za­tora. Kata­li­za­to­rem reak­cji jest krew, a konkretnie zawarty w niej czer­wony barw­nik, czyli hemo­glo­bina. Składa się ona z czę­ści białk­o­wej - glo­biny oraz elementu metaloorganicznego, którym jest hem. Cząsteczka hemu zawiera kation żelaza (Fe3+/Fe2+), który kata­li­zuje utle­nia­nie lumi­nolu przez H2O2. Emisja charakterystycz­nego nie­bie­skiego świa­tła umożliwia wykrywa­nie śladów krwi. Poświata trwa około 30 sekund, co pozwala na swobodne sfotografowanie potencjalnego miejsca zbrodni wraz z ujawnionymi śladami krwawymi.

I oto cała filozofia działania luminolu. Na koniec chciałbym podać kilka ciekawostek – sytuacji, w których próba z luminolem może przynieść fałszywie pozytywne wyniki:

  • chemiluminescencja luminolu może być wywołana przez inne substancje zawierające miedź oraz niektóre wybielacze;
  • sos chrzanowy, poprzez enzym peroksydazę, katalizuje utlenianie luminolu, emitując światło o długości fali 428 nm (niebieskie dla naszych oczu). Aby uniknąć pomyłki dobrym sposobem jest podgrzanie próbki do 100°C, co dezaktywuje enzym - w konsekwencji pozostała luminescencja świadczy jedynie o obecności krwi;
  • luminol może wykryć niewielką ilości krwi obecną w moczu - jeśli na miejscu zdarzenia znajdowały się wcześniej zwierzęta, próba może być pozytywna, jeśli „skaziły” one miejsce zdarzenia; podobną reakcję luminolu można zaobserwować z kałem;
  • nadmierny dym w zamkniętym pomieszczeniu – np. samochód, w którym często ktoś pali papierosy – może również dać pozytywną próbę z luminolem.

5. Testy narkotykowe – na ile są wiarygodne?

Czy zdarzyło się Wam oglądać film, gdzie detektyw zanurza czubek noża lub palca w bliżej nieokreślonym proszku i bez chwili wahania mówi: „kokaina!”? Nic, tylko pogratulować doskonałego zmysłu smaku… Prawda jest zgoła inna - badania organoleptyczne są - delikatnie mówiąc, - mało dokładne. Zamiast tego zespół techników posiada walizkę zawierającą zestaw testów narkotykowych. Oczywiście, są one jedynie przeznaczone do badań wstępnych w warunkach polowych, mających na celu identyfikację szeregu substancji o potencjalnym działaniu uzależniającym, lecz należy zadać pytanie: na ile badania te mogą być wiarygodne?

Jako przykład weźmy odczynnik Marquisa. Stosowany jest on do wykrywania alkaloidów zawierających azot (np. aminy drugorzędowe). Może być również dobrym wskaźnikiem na obecność MDMA (3,4-metylenodioksymetaamfetamina), DXM (dekstrometorfan), MDPV (3,4-metylenodioksypirowaleron), amfetaminy, metylenu, itp. Przy pozytywnym wyniku próby następuje pojawienie się zabarwienia, od pomarańczowego do czarnego. Głównym składnikiem odczynnika Marquisa, a zarazem źródłem problemu, jest stężony kwas siarkowy (VI) (oprócz formaliny i ewentualnie metanolu). Pomijając jego właściwości żrące, może mieć znaczący wpływ na zafałszowanie próby. Powszechnie używany cukier (sacharoza) ulega pod wpływem kwasu zwęgleniu dając czarne zabarwienie. Jeśli wcześniej śledczy nie wykonał próby organoleptycznej, pomyłka gwarantowana.

Kolejnym, często stosowanym odczynnikiem, jest Fast Blue B Salt (błękit trwały B – chlorek cynku, sól podwójna). Stosowany jest do wykrywania marihuany czy haszyszu, w których główną substancją psychoaktywną jest tetrahydrokannabinol (THC). Jest to organiczny związek z grupy kannabinoidów występujący w postaci kilku izomerów. Mając na myśli THC najczęściej mówimy o izomerze (-)-trans-Δ9-tetrahydrokannabinolu, który jest substancją aktywną konopi indyjskich. Właśnie ten związek wykryjemy za pomocą Fast Blue B Salt. Okazuje się jednak, że można się grubo pomylić, gdyż pozytywny wynik daje również zielona herbata (bogata w teobrominę, teofilinę i teaninę).

Oczywiście należy pamiętać, iż takie testy są traktowane jako wstępne i w dużej mierze pozwalają na obniżenie kosztów związanych z stosowaniem drogich i czasochłonnych analiz chemicznych, takich jak chromatografia gazowa sprzężona ze spektrometrią mas, wysokosprawna chromatografia cieczowa, dyfrakcja rentgenowska czy spektroskopia Ramana i badania w podczerwieni.

Autor: dr Michał Adam Dobrowolski

Publikacja artykułu jest częścią projektu „Paragraf bliżej ludzi: kierunek bezpieczeństwo” współfinansowanego z Funduszu Inicjatyw Obywatelskich.