Zastosowanie okrzemek w kryminalistyce, Ćwiczenia z Kryminalistyka

Pobierz Zastosowanie okrzemek w kryminalistyce i więcej Ćwiczenia w PDF z Kryminalistyka tylko na Docsity! PROBLEMY KRYMINALISTYKI 301(3) 2018 21 Z PRAKTYKI Wprowadzenie Okrzemki (Bacillariophyta) są jednokomórkowymi glo- nami, organizmami autotroficznymi, których komórka otoczona jest ścianą komórkową, nazywaną pancerzy- kiem. Składa się on z dwóch zachodzących na siebie okryw (valve): okrywy górnej wraz z pasem obwodo- wym zwanej wieczkiem (epitheca) oraz okrywy dolnej, która wraz z elementami pasa obwodowego zwana jest denkiem (hypotheca) (ryc. 1). Ściana komórkowa okrzemek jest silnie wysycona uwodnioną krzemionką, odporną na działanie większości związków chemicz- nych, w tym mocnych kwasów nieorganicznych, nad- tlenku wodoru oraz wysokiej temperatury, dzięki czemu stanowi ona swoistego rodzaju kombinezon ochronny dla protoplastu. Jest to jedna z cech, która predys- ponuje okrzemki do wykorzystania w badaniach kry- minalistycznych, stosowane w nich metody ekstrakcji pozwalają bowiem na pozostawienie okryw w sta- nie niezmienionym w trakcie preparowania materiału pozyskanego podczas oględzin. Budowa pancerzyka stanowi podstawę identyfikacji okrzemek do poziomu gatunku. Następną cechą predysponującą okrzemki do wykorzystania w badaniach kryminalistycznych jest duża różnorodność gatunkowa, wyrażana morfologicz- nie w różnicy wielkości, kształtu i ornamentacji okryw. Na ornamentację składają się liczne otworki tworzące złożone wzory prążków (ryc. 1). Kształt oraz ornamen- tacja okryw pozwalają na przypisanie okrzemek do jed- nej z dwóch grup morfologicznych, która nie znajduje obecnie odzwierciedlenia w systematyce: okrzemek centrycznych oraz okrzemek pierzastych. Okrzemki centryczne mają okrywę okrągłą, eliptyczną lub wielo- boczną, a ornamentacja ułożona jest promieniście lub bezładnie, natomiast okrzemki pierzaste mogą mieć okrywy w kształcie np. lancetowatym, esowatym, pół- księżycowatym czy maczugowatym. Ornamentacja okrzemek pierzastych ma symetrię dwuboczną – prze- biega pierzaście. Zarówno w przypadku okrzemek pie- rzastych, jak i centrycznych ornamentacja oraz kształt okrywy stanowią podstawę identyfikacji taksonów (Bąk i in., 2012; Pliński, Witkowski, 2009). Okrzemki zasiedlają prawie wszystkie ekosystemy wodne: oceany i morza oraz wody śródlądowe, takie jak jeziora, rzeki i sztuczne zbiorniki. Można je także spo- tkać w innych wilgotnych środowiskach, między innymi w glebie, na wilgotnych skałach, na powierzchni roślin mgr Iwona Bogusz Zakład Szkoleń Specjalnych, Centrum Szkolenia Policji w Legionowie mgr Marek Bogusz Katedra Socjologii, Instytut Dziennikarstwa i Socjologii, Wydział Nauk Społecznych i Humanistycznych, Społeczna Akademia Nauk w Łodzi dr hab. Joanna Żelazna-Wieczorek, prof. UŁ Pracownia Algologii i Mykologii, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Łódzki Zastosowanie okrzemek w kryminalistyce Streszczenie Okrzemki ze względu na powszechność występowania w środowiskach wodnych mogą być wykorzystywane w kryminalistyce w wielu aspektach. Te jednokomórkowe organizmy są przydatne nie tylko do wsparcia diagnozy, że przyczyną śmierci było utonięcie, lecz także do potwierdzenia, czy zbiornik wodny, w którym ujawniono zwłoki, jest tym samym, w którym doszło do utonięcia. Analiza składu ilościowego i jakościowego okrzemek na odzieży oraz na obuwiu może posłużyć do potwierdzenia lub obalenia wersji kryminalistycznych oraz ustalenia, czy konkretna osoba mogła mieć kontakt z określonym środowiskiem wodnym. Cechą predysponującą okrzemki do wykorzystania w kryminalistyce jest trwała i odporna na większość związków chemicznych oraz na wysoką temperaturę ściana komórkowa nazywana pancerzykiem. Pancerzyk ten można izolować z wielu podłoży, poddając je ekstrakcji różnymi metodami, a ze względu na jego specyficzne cechy morfologiczne – wielkość, kształt, ornamentację – ustalić, z jakimi gatunkami okrzemek mamy do czynienia. Słowa kluczowe: okrzemki, utonięcie, test okrzemkowy, ekstrakcja okrzemek, środowisko wodne, kryminalistyka, medycyna sądowa PROBLEMY KRYMINALISTYKI 301(3) 201822 Z PRAKTYKI naczyniowych i mchów. Badania okrzemek występują- cych w środowisku wodnym oraz w glebie wykazały, że zespoły okrzemkowe mogą tworzyć zarówno gatunki kosmopolityczne, szeroko rozprzestrzenione, o sze- rokim spektrum tolerancji ekologicznej, jak i gatunki stenotopowe, które są ściśle związane z określonym rejonem i typem siedliska (Żelazna-Wieczorek, 2012). Mogą one żyć nie tylko w wodach czystych, lecz także zanieczyszczonych, np. Nitzschia palea uznawana jest za organizm wskaźnikowy silnie zanieczyszczonych, bogatych w azot wód płynących. Również glebę mogą zasiedlać z jednej strony gatunki wrażliwe na zanie- czyszczenia, a z drugiej takie jak Mayamaea atomus var. atomus, który uznawany jest za gatunek najbar- dziej tolerancyjny na zanieczyszczenia (Bąk i in., 2012; Stanek-Tarkowska, Noga, 2012). Celem pracy jest wskazanie możliwości wykorzy- stania okrzemek w kryminalistycznym badaniu zda- rzenia w Polsce. Na podstawie wybranych świato- wych doświadczeń przedstawiono zastosowanie testu okrzemkowego w medycynie sądowej w diagnozo- waniu utonięć, jak również w wyjaśnianiu okoliczno- ści zdarzenia w przypadku pozostawienia śladów na odzieży i obuwiu. Wykorzystanie okrzemek w kryminalistyce Okrzemki są doskonałymi bioindykatorami. Ta cecha oraz fakt, że są grupą gatunków dominujących wśród tych, które wchodzą w skład fitobentosu, stanowi przyczynek do wykorzystania ich do oceny stanu ekologicznego wód. Ocena ta oparta jest na wystę- powaniu gatunków charakteryzujących się dużą wrażliwością na zmiany warunków środowiskowych. Różnorodność siedlisk, a w szczególności zawartość związków chemicznych w wodzie, powoduje, że w każ- dym środowisku wodnym obecne będą gatunki cha- rakterystyczne dla danych warunków, co może mieć znaczenie pod kątem wykorzystania ich w kryminali- styce. Analiza jakościowa i ilościowa okrzemek znaj- dujących się w płynie topielnym w płucach i w żołądku oraz np. w szpiku kostnym, nerce, wątrobie i porówna- nie z okrzemkami występującymi w środowisku, z któ- rego wydobyto zwłoki, pozwala na ustalenie, czy środo- wisko to jest tożsame z miejscem utonięcia. Możliwość wysnucia takiego wniosku wynika z faktu, że w wodach stojących, płynących, w wodach słonych i słodkich występują odmienne ich gatunki. Zróżnicowanie gatun- kowe okrzemek można też zaobserwować w różnych odcinkach tej samej rzeki oraz na różnych podłożach i w mikrosiedliskach, co także jest nie bez znaczenia przy ustalaniu miejsca, w którym doszło do utonięcia bądź utopienia zwłok. Mechanizm utonięcia a transfer okrzemek do organów wewnętrznych Utonięcie to proces, w wyniku którego wymiana gazowa w płucach staje się niemożliwa z powodu zamknięcia dróg oddechowych wodą lub inną cieczą. Konsekwencją tego jest niedotlenienie prowadzące do nieodwracalnego uszkodzenia układu nerwowego, Ryc. 1. Zróżnicowanie morfologiczne okrzemek (SEM) na przykładzie: A – Geissleria sp., B – Stauroneis sp., C – Staurosirella sp., D – Aulacoseira sp. PROBLEMY KRYMINALISTYKI 301(3) 2018 25 Z PRAKTYKI Zanim przystąpiono do oczyszczania kości, pobrano z nich do badań kryminalistycznych różne próbki: tłuszczowosk, włosy, szpik kostny oraz dwa kawałki z trzonu prawej kości udowej, w celu przeprowadzenia badań toksykologicznych, DNA i analizy okrzemkowej. W tłuszczowosku znaleziono dwie poczwarki insektów, które także poddano badaniom (tabela 2). Na podstawie powyższych badań wyciągnięto wnios- ki, że ofiarą była młoda kobieta, która zażywała często diazepam i nitrodiazepam, a badania okrzemek wska- zały, że śmierć nastąpiła na skutek utonięcia. Wnioski te zostały potwierdzone w późniejszym dochodzeniu policyjnym. Przytoczony przykład pokazuje, że test okrzemkowy może być wykorzystywany do diagnozo- wania utonięć nawet w przypadku zwłok niekomplet- nych, w daleko posuniętym rozkładzie. Kolejnym aspektem, na który należałoby zwró- cić uwagę, jest fakt, że dzięki analizie porównawczej okrzemki umożliwiają ustalenie, czy miejsce ujawnienia zwłok w wodzie było miejscem utonięcia. Natomiast jeżeli miejsce odnalezienia zwłok zostaje wykluczone jako miejsce zdarzenia, znajomość ekologii gatun- ków okrzemek, ich preferencji wobec warunków śro- dowiska, pozwala na wytypowanie ekosystemu wod- nego, w którym doszło do utonięcia. W tym przypadku wskazane jest pobranie próbek wody z miejsca ujaw- nienia zwłok, przy czym nie należy się ograniczać tylko do otwartej toni wody, ale próbki powinny być zebrane także znad powierzchni dna i z różnych rodzajów pod- łoża (piasek, kamienie, muł) oraz z roślin zanurzonych lub rosnących w strefie przybrzeżnej. Takie postępowa- nie ma uzasadnienie z uwagi na wymagania poszcze- gólnych gatunków okrzemek wobec abiotycznych warunków środowiska. Typ podłoża, warunki zwią- zane z szybkością nurtu, warunki oświetlenia oraz ter- mika kształtują odmienne zbiorowiska tych gatunków (Kawecka, Eloranta, 1994). Transfer okrzemek na obuwie Badania nad okrzemkami jako środowiskowymi for- mami śladów kryminalistycznych wskazują, że mogą one się przenosić nawet podczas krótkotrwałego kon- taktu na obuwie, co może mieć duże znaczenie w two- rzeniu wersji kryminalistycznych i wnioskowaniu na temat przebiegu zdarzenia. W Wielkiej Brytanii wzrost zainteresowania środowiskowymi formami śladów kry- minalistycznych (pyłków i zarodników, pędów msza- ków, glonów etc.) w celu potwierdzenia lub wykluczenia kontaktu między podejrzanymi i ofiarami przestępstw a przedmiotami ściśle związanymi z miejscem zdarze- nia przyczynił się do rozszerzenia badań nad okrzem- kami. Londyńscy naukowcy z Department of Security and Crime Science oraz Department of Geography, widząc potrzebę badań empirycznych w tym zakresie, przeprowadzili eksperyment mający na celu wykazanie, czy możliwy jest transfer okrzemek oraz ich utrzymanie na różnych materiałach obuwniczych (Levin, Morgan, Jones, 2017). Do badań wykorzystano pięć różnych, nowych próbek materiałów: płótno, sztuczny zamsz i skórę – reprezentujących wierzchnią część obuwia – oraz gumę i poliuretan – odpowiedniki części spodniej. Próbki były przytwierdzane do nowej pary nienoszo- nych butów i następnie zanurzane w zbiorniku wod- nym z charakterystycznym zbiorowiskiem okrzemek. Czas zanurzenia wynosił odpowiednio: 30 sekund, 3 minuty i 30 minut. Następnie próbki były suszone (każda oddzielnie w celu zapobieżenia kontamina- cji). Buty z przytwierdzonymi próbkami, które uprzed- nio zanurzono na 3 minuty, były następie noszone – używane podczas normalnej codziennej aktywności. Próbki materiałów były usuwane kolejno po upły- wie: 0,5 godz., 1, 2, 4, 8, 12, 24, 36 i po 168 godz., a następnie poddane różnym metodom ekstrakcji. Późniejsze analizy wykazały obecność okryw okrze- mek we wszystkich typach materiałów, jednak była Tabela 2. Wynik przeprowadzonych badań szczątków wyłowionych z rzeki Ill. Badania toksykologiczne Badania DNA Badania antropologiczne Badania obecności okrzemek Badania entomologiczne B ad an y m at er ia ł – Tłuszczowosk – Kości (szpik kostny, istota gąbczasta, warstwa korowa kości) Próbki z trzonu prawej kości udowej Badano zarówno kość udową, biodrową, jak i szczątkowy pas miednicy Szpik kości Tłuszczowosk W yn ik i Obecność diazepamu i nitrodiazepamu we wszystkich badanych próbkach (najwyższa zawartość w tłuszczowosku) Uzyskano żeński profil, co pozwoliło na zidentyfikowanie ofiary w bazie DNA – Młoda, dorosła kobieta o wzroście (167,14 ± 3,94 cm) – Na kościach nie ujawniono obrażeń przedśmiertnych Ujawniono dwa gatunki okrzemek (Navicula lanceolata i Cymatopleura solea) z wykluczeniem możliwości kontaminacji Dwie poczwarki należące do Muscina stabulans PROBLEMY KRYMINALISTYKI 301(3) 201826 Z PRAKTYKI ona uzależniona od czasu zanurzenia. W odniesieniu do najkrótszego nawet czasu zanurzenia (30 sekund) uzyskano wynik pozytywny, potwierdzający ich obec- ność na próbce z płótna (tabela 3). Wyniki te wska- zują, że nawet krótkotrwały kontakt obuwia ze zbior- nikiem wodnym zostawia ślad w postaci obecności okrzemek, co może mieć istotne znaczenie przy anali- zie dowodów i śladów kryminalistycznych. Ze względu na fakt, że większość obuwia sportowego wykonana jest z mieszaniny różnych materiałów, w tym także z płótna, wyniki powyższych badań mogą być przy- datne w potwierdzeniu, czy dana osoba miała kontakt z określonym zbiornikiem wodnym, czy nie. Kolejnym etapem badań była analiza obecno- ści okrzemek w zależności od czasu noszenia obu- wia z próbkami, które były zanurzone w wodzie na 3 minuty. W wyniku ekstrakcji różnymi metodami uzy- skano okrzemki na wszystkich wierzchnich typach materiałów (skóra, zamsz i płótno). W niektórych prób- kach skóry, badanych po 8, 12 i 24 godzinach użytko- wania obuwia, stwierdzono ich obecność, w innych zaś nie występowały (tabela 4). Powyższe badania pozwoliły londyńskim badaczom na wyciągnięcie czterech wniosków: – powierzchnię obuwia można analizować pod kątem obecności okrzemek w celu ustalenia wer- sji kryminalistycznych; – próbki z obuwia można pobierać, nawet gdy kon- takt ze zbiornikiem wodnym był krótkotrwały; – w przypadku butów wykonanych z różnych materiałów wyniki badania w kierunku obecności okrzemek mogą być równie efektywne; – analiza okrzemek z obuwia może być wykonalna nawet po 168 godzinach, które upłynęły między kontaktem ze zbiornikiem wodnym a odkryciem śladu (Levin i in., 2017). Transfer okrzemek na odzież Podczas kryminalistycznego badania miejsca zdarze- nia zabezpieczane są liczne ślady, które pozwalają na wytypowanie sprawców lub ewentualnie wyelimino- wanie osób z grona podejrzanych. Takie ślady pobiera się z odzieży ofiary oraz sprawcy. W tym przypadku najczęściej wykonywanymi badaniami, które mają na celu ustalanie wersji przebiegu zdarzenia czy potwier- dzanie zeznań świadków, są analizy DNA, ewentual- nie badania fizykochemiczne odzieży. Mogą one wiele wyjaśnić podczas prowadzonych postępowań, ale nie- stety bywa, że okazują się niewystarczające. Czy ist- nieje jakiś sposób na potwierdzenie obecności sprawcy lub ofiary w określonym miejscu? Próbę udzielenia odpowiedzi na powyższe pytanie podjęli londyńscy naukowcy (Scott i in., 2014) podczas badań nad moż- liwością przeniesienia okrzemek z różnych środowisk wodnych na odzież oraz nad sposobami ich ekstrak- cji. Analizie poddali nowe, nieużywane koszulki baweł- niane, które miały kontakt z różnymi próbkami wody pobranymi z wytypowanych zbiorników wodnych (mały staw ogrodowy, mała rzeczka oraz jezioro oligotro- ficzne). Część koszulek była zanurzana w 300 ml wody w różnych przedziałach czasowych (3 min, 30 min, 3 godz. oraz 24 godz.). Wytypowano też dwa miejsca (dwa publiczne parki) do zbadania transferu okrzemek glebowych. W tym przypadku bawełniane koszulki były dociskane do ziemi (gleby) przez 60 sekund w dwóch różnych miejscach. Wyboru różnorodnych środowisk wodnych oraz gleby dokonano ze względu na możli- wość tworzenia różnych wersji śledczych. Celem było uzyskanie odpowiedzi na pytanie, czy nawet po krót- kotrwałym kontakcie z danym miejscem na podsta- wie występowania okrzemek można potwierdzić lub wykluczyć obecność osoby w tym miejscu. Koszulki po kontakcie z wodą i glebą były przedmiotem dalszych badań. Wybrane fragmenty (1 cm2) z każdej poddano trzem różnym metodom ekstrakcji: wypłukiwanie wodą dejonizowaną, wypłukiwanie etanolem oraz trawienie w 30% H2O2 w łaźni wodnej. Celem zastosowania tych odmiennych metod było ustalenie, która z nich okaże się najefektywniejsza w badaniach kryminalistycznych. Po wyizolowaniu i odwirowaniu okrzemek wykonane zostały preparaty mikroskopowe. Uzyskane i utrwalone w ten sposób mikroorganizmy zliczano i oznaczano przy użyciu mikroskopu świetlnego przy powiększe- niu 1000×. Dodatkowo, po ekstrakcji, próbki materia- łów były analizowane pod mikroskopem skaningowym w celu stwierdzenia, czy w tkaninach pozostały jakieś okrzemki. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono obecność okrzemek we wszystkich próbkach mate- riału. Występowały one zarówno w próbkach, które zanurzono w wodzie na 3 minuty, jak i moczonych przez dłuższy czas, przy czym metoda wypłukiwa- nia etanolem okazała się najmniej efektywna. Ocena przydatności wybranych metod ekstrakcji dowiodła, Tabela 3. Obecność okrzemek na różnych próbkach w zależności od czasu ich zanurzenia. Rodzaj materiału Czas zanurzenia Płótno Zamsz Skóra Guma Poliuretan 30 s + – – – – 3 min + + + + + 30 min + + + + + PROBLEMY KRYMINALISTYKI 301(3) 2018 27 Z PRAKTYKI że najskuteczniejsze (uzyskanie największej liczby okrzemek) jest trawienie w perhydrolu. We wszystkich próbkach, które miały kontakt z glebą, stwierdzono okrzemki, mimo że kontakt ten był stosunkowo krótki. Ostatni etap badań – obserwacja próbek materiałów po wyekstrahowaniu z nich okrzemek pod mikrosko- pem skaningowym – wykazał, że pozostały one także pomiędzy włóknami. Należy nadmienić, że ze wszyst- kich środowisk pobrano próbki kontrolne (materiał do określenia składu gatunkowego zespołów okrzemko- wych), które porównano z próbkami badanymi. Wyniki wykazały zgodność gatunkową okrzemek wypłuka- nych z bawełnianych koszulek z tymi występującymi w próbach ze środowiska. Wnioski z przytoczonego powyżej eksperymentu są następujące: – wystarczy nawet krótkotrwały kontakt bawełnia- nej odzieży ze środowiskiem wodnym lub glebą, aby nastąpił transfer okrzemek ze środowiska na materiał; – analizy okrzemkowe mogą być wykonywane nie tylko w sprawach związanych ze środowiskiem wodnym, lecz także ze środowiskiem lądowym; – najbardziej efektywną metodą pozyskiwania okrzemek z bawełny może być trawienie perhy- drolem; – obecność okrzemek pomiędzy włóknami bawełny, nawet po poddaniu materiałów eks- trakcji, może być wykorzystywana przy bada- niu odzieży osób podejrzanych, również w przy- padku gdy odzież została oczyszczona (Scott i in., 2014). Podsumowanie i wnioski końcowe Powyżej przedstawiono różne możliwości wykorzysta- nia okrzemek w kryminalistyce. Fakt, że okrzemki jako organizmy fotoautotroficzne występują powszechnie w środowiskach wodnych i wilgotnych, takich jak gleba, oraz że możliwy jest ich transfer do narządów wewnętrznych w opisanym mechanizmie utonięcia, jak również na obuwie lub odzież, może być wykorzy- stany przy tworzeniu scenariuszy przebiegu zdarzeń oraz do typowania i eliminacji sprawców. Test okrzem- kowy może być istotnym narzędziem w ustaleniu, czy w danej sytuacji doszło do utonięcia, czy też osoba została pozbawiona życia na lądzie, a jej ciało trafiło do wody później. W tym przypadku czasami jest on jedy- nym sposobem na postawienie diagnozy dotyczącej przyczyny śmierci, szczególnie gdy zwłoki są w stanie zaawansowanego rozkładu. Dla prowadzenia postępo- wań w sprawach zwłok wyłowionych z wody i prawidło- wego wnioskowania istotna jest znajomość ekologicz- nych wymagań okrzemek, dzięki którym można ustalić, czy miejsce ujawnienia zwłok było zarazem miejscem utonięcia, a jeśli nie, to czy istnieje możliwość wska- zania takiego miejsca. Wyniki testów okrzemkowych mogą być nie tylko wykorzystane przez organy ści- gania do postępowania w przypadkach zwłok ujaw- nionych w środowisku wodnym, ale także okazać się pomocne w innych sprawach, szczególnie wtedy, gdy chcemy udowodnić, że dana osoba przebywała w kon- kretnym miejscu. Badania nad materiałami obuwni- czymi oraz odzieżą bawełnianą dostarczają śledczym istotnych narzędzi, które mogą potwierdzić lub obalić wersję podejrzanego, zwłaszcza gdy wersja ta wiąże się z zaprzeczeniem faktu przebywania w określonym miejscu. Ponadto w pracy przedstawiono inny istotny aspekt dotyczący powiązania okrzemek z materiałem – bawełną, która stanowi zdecydowanie najszerszą grupę tkanin używanych do produkcji odzieży i obu- wia. Wnikanie i osadzanie się okrzemek w materiale bawełnianym jest na tyle trwałe, że nawet intensywne metody ekstrakcji nie pozwalają usunąć ich wszyst- kich. Informacja ta może być dość istotna na wypadek, Tabela 4. Obecność okrzemek w próbkach badanych w różnych przedziałach czasowych. Rodzaj materiału Czas noszenia Płótno Zamsz Skóra 0,0 godz. + + + 0,5 godz. + + + 1,0 godz. + + + 2,0 godz. + + + 4,0 godz. + + + 8,0 godz. + + + (–)* 12,0 godz. + + +(–)* 24,0 godz. + + +(–)* 36,0 godz. + + + 168 godz. + + + * Uzyskano preparaty mikroskopowe zarówno z okrzemkami, jak i bez nich.