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指紋鑑識科學誕生 │ 科學史上的今天:06/21

張瑞棋_96
・2015/06/21 ・1254字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 546 ・八年級

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phtot credit: wikipedia, Fingerprints taken by William James Herschel 1859-1860.jpg

達爾文當年收到華萊士寄自東南亞的麻六甲群島的一封信,才促使他整理塵封已久的手稿,出版了影響深遠的《物種源始》。多年以後,生命僅剩兩年的達爾文又收到一封來自日本的信,老邁的他已無心力了解,於是將信件轉寄給表弟高騰(Francis Galton, 1822-1911),沒想到因此又促成了另一個影響深遠的學科──指紋辨識。

寄信給達爾文的是到日本協助建立現代醫院的英國醫生佛德斯(Henry Faulds)。他於 1880 年寫給達爾文的信中敘述他在日本多年的發現:指紋因人而異,可用於標記個人身份,甚至可以區分人種。佛德斯苦等不到回音後,將自己的創見寫成論文投稿到《自然》科學期刊發表。沒想到著名的天文學家赫歇爾之子,威廉 · 赫歇爾(William Herschel)立刻投稿《自然》予以打臉,聲稱他派駐印度時用指紋管理已超過二十年,包括規定民眾立約以及囚犯入獄都須按捺指紋;意指這並非佛德斯的創見,而且他不認為指紋可以區分人種。

佛德斯與赫歇爾後續的筆仗並未引起太多關注。達爾文轉寄給高騰的信也未立即勾起他的興趣,畢竟高騰當時已是著名的統計學家、人類學家、遺傳學家與地理學家,有諸多研究要作。八年後,高騰接受委託評估法國警官伯提昂(Alphonse Bertillon)所提出標示嫌犯的方法──依臉部輪廓與手腳長度予以分類,才想起來佛德斯這封信。

1888 年的今天,《自然》刊登了高騰所寫的《個人識別與描述之一》,這是他轉向研究指紋的首篇文章,標誌了以系統性的科學方法分析指紋的起點。有趣的是,高騰的指紋資料就是來自於赫歇爾。

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無論是佛德斯或赫歇爾,他們雖然發現指紋可用於身分識別,但他們都未建立一套科學系統;否則要追溯的話,中國古代更早就習慣在訂立契約時按捺指紋為憑了。高騰將其統計學上的專長應用在指紋研究上,他將指紋紋路分為八大類型,其下再細分各種特徵,建立了一套指紋分析法,並計算出兩人指紋相同的機率只有 640 億分之一。1892 年,阿根廷警方讀了高騰的著作後,率先建立世上第一個指紋專責單位,並在同年就憑著現場留下的一個血指紋,偵破一件家庭命案。蘇格蘭場與紐約警方也分別自 1901 與 1902 年起設立專局,用指紋辦案。

如今指紋的分析方法與採集技術已遠遠超越當年高騰發明的方法,應用範圍更從警方的刑事鑑定擴及到一般民眾的日常生活,但無論如何演變,所依據的仍是高騰率先引進的統計學方法。「相關係數」與「向平均數回歸」這兩項重要的觀念正是高騰的創見呢!

 

 

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。

文章難易度
張瑞棋_96
423 篇文章 ・ 955 位粉絲
1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,當了中年大叔才開始寫作,成為泛科學專欄作者。著有《科學史上的今天》一書;個人臉書粉絲頁《科學棋談》。

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不要只顧呼口號,「適者生存」或許不能代表演化論?
科學月刊_96
・2023/06/23 ・4037字 ・閱讀時間約 8 分鐘

  • 作者/許家偉
    • 生物系和微免所畢,從細胞生化到分子病毒學轉入產業界專研蛋白質純化和細胞免疫。
    • 鼓勵人們要讀一點哲學和多接觸邏輯學才能獨立思考,不致於在網路資訊爆炸年代淪為人云亦云的應聲蟲。
  • Take Home Message
    • 適者生存」並非由達爾文提出,而是由崇尚拉馬克主義的史賓賽所發想。
    • 適者生存只談論適應性,過度簡化了演化的意義,而且不一定是最適者(fittest)才能生存下來。
    • 適者生存的說法放大了爭鬥意味,卻忽視了演化上其他作用在個體生存和生殖成就上的篩選力量。

一些短語之所以膾炙人口、廣為人知,就是因為聽起來簡單、說起來順口、想想又覺得合理,「適者生存」(survival of the fittest)就是其中之一。不過,若只使用適者生存描述演化論,或許並不完整。

誰最先提出「適者生存」?

英國博物學家達爾文(Charles  Darwin)《物種起源》(On the Origin of Species)自 1859 年發行第一版以來,第四章的標題一直是〈自然選擇〉(Natural Selection),但到了 1869 年的第五版時,他卻將這一章的標題改為〈自然選擇;或適者生存〉(Natural Selection; or The Survival of the Fittest),並一直沿用到 1872 年的最後一版(第六版)。人們都以為「適者生存」是達爾文說的,但其實不是!

適者生存其實是由達爾文當代最具影響力的英國學者史賓賽(Herbert Spencer,圖一)所創。史賓賽也支持生物演化理論,還曾抨擊當時盛行的生物創造論,可是他崇尚的卻是半個世紀前的拉馬克主義(Lamarckism),也就是以「用進廢退」原則(principle of use and disuse)搭上後天形質遺傳(inheritance of acquired characteristics)的演化理論。

因此史賓賽心目中的演化會帶來進步,而且演化不只在生物上,也可以發生在地質、心理等範疇,他甚至把心目中的進步式演化應用到社會和政治層面,催生出社會達爾文主義(social Darwinism)和優生學(eugenics)。但史賓賽的想法跟達爾文所主張——以後代漸變(descent with modification)為軸心的自然選擇(常譯作天擇)不同,甚至是兩回事。

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圖一、(上)38 歲的史賓塞(攝於 1858 年)和(右)六年後出版的《生物學原理》的扉頁。圖/Public Domain, Wikimedia Commons; Public Domain, British Library

史賓賽在 1864 年出版的《生物學原理》(Principles of Biology)中用「survival of the fittest」定義達爾文演化論的自然選擇,這完美地反映出他心目中的進步式演化觀,當中「fittest」是英文「fit」(適合)的形容詞比較級裡的最高級,是「最適合」的意思(survival of the fittest 應當譯為「最適者生存」)。由於史賓賽的影響力,再加上「survival of the fittest」一詞簡潔有力、琅琅上口,立刻像個口號一樣在英語世界裡「夯」起來。

其實達爾文理應察覺到史賓賽的演化觀跟他所主張的無固定方向、沒有進步趨勢的演化機制南轅北徹,但另一位英國博物學家華萊士(Alfred Wallace)在 1866 年寫給達爾文的書信中卻建議達爾文採用史賓賽的說法。華萊士認為適者生存不只易懂,也可避免自然選擇把「自然」比作育種者去「選擇」的擬人化比喻,因為在某程度上「選擇」帶有刻意和消減這類不正確的涵意。

達爾文看到適者生存那麼流行,於是接受華萊士的勸說,也就在 1868 年出版的《育種變異》(Variation Under Domestication,又譯《人工培育》)裡首次引用史賓賽的說法表達自然選擇的意涵,並在次年出版的《物種起源》第五版時修改第四章的標題。但達爾文萬萬沒料到,他可能已親手種下一個對演化論的謬誤。

「適者生存」的問題

表面上,自然選擇和適者生存都清晰地告訴我們一個原則:在任何族群裡,個體如果擁有適合於環境、有利於生存的性狀(trait),就能通過演化的考驗存活下來。反之,若是個體的性狀不適合環境的話就會消亡。那麼,「適者生存」的問題出在哪呢?

1. 生存

生存當然重要,但是站在演化的立場,個體不只是要取得生活資源(生存),還要傳遞基因(生殖),若「適者」只會生存卻無法繁衍,在演化上其實沒有意義。因為子代數目才是衡量適者的指標,所以活著就得繁衍下一代,這也就是演化裡常提到的生殖成就(reproductive success)。生存只不過是一種策略和手段,演化的目標並非只要適者「生存」而已,而是要傳遞基因、使生殖成就達到最大,才是生物的終極目標。不然如何解釋有些生物只要春風一度後就一命嗚呼?如果一個基因能夠增加個體的生殖機會,即便會使個體的壽命縮短也能得到自然選擇的青睞。

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對於演化生物學家而言,「適應」(adaptation)一詞含有繁殖成功的意義,可見「適者『生存』」這個說法過度簡化,只談論生存(適應性)卻忽視繁衍(生殖成就),沒有涵蓋物種演化的真諦。

2. 適者

適者生存一詞中的「適者」對於演化而言,是指個體有能力應付所在環境,那麼適者這個詞就成功地反映出物種的適應性。但無論是達爾文、史賓賽或華萊士(或任何一位生物學家),都沒有說明(其實也無法說明)適者擁有何種性狀能讓個體存活下來面對選擇壓力,因為那些適者只是符合某種當時、當地的標準去通過自然選擇的篩選,而不是馬後炮地基於存活的事實而回頭來追認某種性狀的能耐。

面對複雜多變的世界,沒有單一性狀可以保證個體在任何情況下都能存活,而這種性狀不僅指個體身上看得見的特徵,也包括無形的戰術(例如生殖策略)。那麼「適者」就要視「時、地、人」——你生在何時?體態豐腴的楊玉環生在唐朝是她的福氣;你身處何處?住在火山口下的羅馬古城跟生活在熱帶雨林裡的村莊風險不同;你是誰?皇室貴冑的四阿哥面對奪嫡之爭的風起雲湧、販夫走卒韋小寶在街頭廝混的求生策略,不能同日而語。

其實也沒有必要那麼極端地將適者視為「fittest」(最適者),因為對於演化過程來說,只要具備能適應的基因就可以過關了,不必要挑選「最」適應者。因此很多演化學者就指出,這個適者只要「fitter」(較適者)就可以了,即「survival of the fitter」(較適者生存)。

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3. 將「適者」和「生存」湊在一起

「生存」當然是適者的「結果」,但我們卻不可以將「生存」作為適者的「定義」,原因在於生存下來的不一定是適者:

一、不見得所有適應性都是自然選擇的結果,因為自然選擇不是演化的唯一機制,還有人工選擇(artificial selection,人擇)、性徵選擇(sexual selection,性擇)、遺傳漂變(genetic drift)等機制,所以物種的演化有時候跟適應無關。

二、有些性狀並不是因為適應而留下,可能只是另一項適應性狀的副產物,其中也不能否認幸運與機遇也有微妙的作用,即是「幸者生存」(survival of the luckiest)。美國科普雜誌《科學美國人》(Scientific American)在2008年就有一篇以「幸者生存」為題的文章討論恐龍的滅絕。

三、很多導致生理疾病的基因也會在世代中被保留下去,也就是「病者生存」(survival of the sickest)。2007年就有一本以「病者生存」為書名的科普書籍,以演化醫學(evolutionary medicine)的角度討論各種人類疾病的演化意義,該書繁體中文版為《最衰者生存》(Survival of the Sickest)。

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4. 「適者生存」是否能代表整套演化論?

達爾文的演化理論是要解釋兩個淺而易見卻經常被忽視的生命現象:適應和多樣性(diversity)。前者解答物種如何順利地生存和繁衍下去,後者則解答物種的起源和多元化。對於宏觀的達爾文演化論來說,適者生存字面上只有半套演化論的內涵,不足以代表整個學說。不時會讀到一些文章提及適者生存的不是,所以演化論就不對。其實這根本捉錯了把柄,因為適者生存本來就不能代表演化論。

如何解套?演化的完整表述方式

因此對於演化較完整的表述方式,就是「生存和生殖差異率」(differential rate of survival and reproduction)——經統計分析比較兩組群體間,哪一組能夠留下多少後代才最為適合,完整地涵蓋自然選擇定義中關於物種之間或世代之間的生存和生殖差異。

專長於生物學和哲學的邁爾(Ernst Mayr)早在1963年就將自然選擇定義為「非隨機的生殖成就差異」(nonrandom differential reproductive success),這當然沒有「適者生存」那麼順口,但可以避免因過度簡化而造成人們對演化論的誤解,而且「差異性」才是生存競爭的核心。

「適者生存」在表面上沒有錯,使用在職場、商界、外交等方面或許都言之成理,但若光用「適者生存」說明演化,涵義就不精確。這不只是一個過度簡化的口號,更糟的是它放大了爭鬥意味,完全忽視了微小差異作用在個體生存和生殖成就上的篩選力量。演化論四尖兵之一的赫胥黎(Thomas Huxley)在1893年的著作裡就批評「適者生存」這種說法語意曖昧,果然真知灼見。

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適者生存一詞鏗鏘有力、乾淨利落,堪稱是演化最大眾化的詮釋,但聽久了卻變成陳腔濫調,且字裡行間未免有去蕪存菁、汰弱留強、優勝劣汰的意味,這就會出現「強」與「弱」之分。試問當各個物種在生存競爭時披荊斬棘、乘風破浪之際,什麼是「強」什麼是「弱」?誰是「強」誰是「弱」?沒有人能夠說清楚。


適者 vs. 強者

英文的最高級形容詞 fittest 跟名詞 fitness(適應度)發音相似,而偏偏 fitness 的另一個字義跟身體健壯有關,例如 fitness center(健身中心)、fitness equipment(健身器材),那麼就有人將 survival of the fittest(最適者生存)揶揄成 survival of the fitness(健壯者生存)。人們也潛意識地認同強者理當會生存下來,這就給演化論蒙上難以洗脫的不白之冤。


  • 〈本文選自《科學月刊》2023 年 6 月號〉
  • 科學月刊/在一個資訊不值錢的時代中,試圖緊握那知識餘溫外,也不忘科學事實和自由價值至上的科普雜誌。

延伸閱讀

  1. Gould, S. J. (1973). Ever Since Darwin: Reflections in Natural History. WW Norton & Co.
  2. 許家偉(2017)。壓力舆差異的成就——自然選擇三步曲,科學月刊576,950–953。
  3. 許家偉(2020)。自然選擇不是演化的唯一機制,科學月刊605,68–71。
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科學月刊_96
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華勒斯的演化論與生物地理學,源自亞馬遜的燦爛之火
寒波_96
・2023/02/22 ・3721字 ・閱讀時間約 7 分鐘

公元 1823 年華勒斯在英國誕生,於 1913 年以 90 歲高壽去世,今年 2023 年是他誕生 200 年。我們懷念他是因為,他曾經和達爾文聯名發表演化觀點,以及提出解釋東南亞海島間生物分佈差異的「華勒斯線」。

Alfred Russel Wallace 在台灣常翻譯為華萊士,不過如威廉華勒斯等等 Wallace 都翻譯作華勒斯,本文就統一作華勒斯。

達爾文會提出演化論,深受他知名的小獵犬號之行影響。華勒斯的東南亞考察也給予他不少啟示,一如達爾文的加拉巴哥群島等地;然而在此之前,華勒斯已經在亞馬遜有 4 年經歷。為了紀念華勒斯兩百歲生辰,Nature 期刊 2023 年初刊登兩篇文章,緬懷他的亞馬遜之旅。

華勒斯 1860 年代的畫像,當時 40 歲左右。圖/Mondadori Portfolio via Getty

與強者朋友一起前進亞馬遜,然後分道揚鑣

和前輩達爾文相比,華勒斯的家境普通,也沒有受過正規的學術研究訓練。所幸身處文化發達的大英帝國,有志青年仍有不少學習和出人頭地的機會。何況他爸爸是學過法律的自耕農,文化資本其實不算低。

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成年後喜歡生物的華勒斯在 1844 年,21 歲之際遇見小他 2 歲的貝茲(Henry Walter Bates),兩人志同道合;華勒斯也從一般愛好者,升級為有系統的標本搜集者,可謂一隻腳踏入研究領域的門檻。

1848 年,華勒斯 25 歲之際與貝茲一同航向大西洋對岸的亞馬遜。不過兩人大部分時候分開行動,貝茲在亞馬遜南部,華勒斯在北部的尼格羅河(Rio Negro)一帶。

華勒斯年輕時在談笑無鴻儒,往來皆白丁的階段,我猜朋友大概不會只有貝茲一位。不過貝茲後來提出的貝氏擬態(Batesian mimicry)沿用至今,可謂華勒斯的強者我朋友,事後諸葛的我們建構歷史敘事時,也就津津樂道兩人的友誼。

英國病人碰上船難,買保險很重要!

離家萬里的華勒斯,依然透過經紀人與國內保持聯繫,郵寄異鄉產品回英國賺錢。在亞馬遜待了 4 年後他決定返鄉,期間一直被疾病威脅生命,可謂現實意義上的英國病人(The English Patient)。

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最慘的是他弟弟 1849 年遠渡重洋來照顧他,卻自己也感染黃熱病,返國途中不幸病逝。而華勒斯要等到幾個月後才收到消息。

1852 年華勒斯搭乘海倫號(Helen)貨船返國,沒想到出海三個星期後火燒船,使他漂浮在大西洋海面上,眼睜睜看著攜帶的行李大多損毀。最後他耗費 80 天返回英國,比起與貝茲的去程 29 天漫長得多。好在經紀人有買保險,讓華勒斯獲得部分補償,不至於血本無歸。

返回英國的海倫號火燒船事件後,沒有損毀的少數紀錄。圖/The Natural History Museum/Alamy

回到英國的華勒斯將近 30 歲,闖出一些名號,卻沒有受到太多重視。所幸保住生命加上幾年累積的知識,賦予他東山再起的契機。1854 年他得到前往東南亞的機會,1858 年 35 歲時就和達爾文聯名發表歷史巨作。

從亞馬遜參透生命的奧秘:生物地理學

華勒斯僅管在亞馬遜一直生病,也淬煉出不侷限於觀察的科學眼光,從船難撿回一條命回到英國後,展露學術鋒芒。1852 年 12 月 14 日,他在倫敦的動物學會發表研究亞馬遜猴子的論文,主張亞馬遜各地的猴子款式,受到大河形成的地理障礙強烈影響。

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當時華勒斯受到一些批判,後來證明他的論點無誤,而且是生態分佈的普遍現象。現在我們知道更多:亞馬遜的河道歷史上改道多次,導致生物的分佈範圍持續變化。

用現代標準看,前往亞馬遜考察的 4 年差不多等同華勒斯的博士班修行,回國後發表的報告則是他的博士論文。這篇博士級論文中還觸及一個要點,所謂的「亞馬遜雨林」內部其實差異不小,他是首先有意識提及此事的研究者。

華勒斯觀察到亞馬遜的不同地區,物種組成不太一樣。他劃分 4 大區域:幾內亞、厄瓜多、秘魯、巴西,由其間的亞馬遜河、尼格羅河、馬德拉河(Madeira)這些大河分割出不同地區的地理障礙。如今所知更多,還可以切得更細。

具體是觀察到有幾條河分割出幾塊地,超乎其上普世性的生物學道理是,由於地理環境的阻隔,各地會形成不同的「特有種(endemism)」。華勒斯領悟地理障礙會影響生物分佈,可謂生物地理學的先驅。

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華勒斯 1853 年出版書籍中的亞馬遜地圖。圖/Mary Evans/Natural History Museum

自學成才的英國洞觀者

現在的人可能覺得上述觀點都是些普通常識。可是華勒斯是在 1852 年提出,那時演化論尚未問世,跟他同齡的孟德爾,當時也尚未開始種植豌豆。

一百多年後的常識,首度問世時常常是驚天動地的新突破!

年輕的華勒斯沒有受過正規學術訓練,還是需要持續賣標本換錢的月光族,提出的研究成果竟有如此理論性。由此可知亞馬遜之行,確實讓華勒斯從所謂的集郵者,蛻變為具備洞察力的科學家。

法國詩人韓波(Arthur Rimbaud)認為,詩人必需是能看穿事物表面,有洞察力的洞觀者(voyant),我想這也是頂級科學家必需配備的能力,亞馬遜的神秘力量加持過後,華勒斯可謂成功通靈。

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這類自學成才的科學家,當時英國不只華勒斯一位。以時代來說,那時的英國社會有點厲害。後來華勒斯沈迷於「唯靈論(spiritualism )」就是另一個故事了……

華勒斯年輕的南美洲經歷,讓人聯想到更早將近一百年的洪堡(活到很老,1859 年 90 歲時去世)。身為晚輩,華勒斯讀過洪堡作品,他站在洪堡巨人的肩上,觸及到更高的思想境界。

許多人覺得遺憾,遺傳、演化並稱,但是孟德爾提出遺傳學法則後被埋沒超過 30 年,等到 1900 年代才重現於世,因此 1882 年去世的達爾文沒有機會知悉。這方面華勒斯比較幸運,他年紀比孟德爾小半歲,又一直活到 90 歲,有機會見證遺傳學的發揚光大。

華勒斯 1853 年出版書籍中提到的「黑暗中一團燦爛之火(sitting amidst the gloom, shining out like a mass of brilliant flame)」圭亞那動冠傘鳥。圖/Hein Nouwens/Getty

燦爛之火多年以後依舊燃燒

多年在亞馬遜、東南亞走跳的華勒斯,有不少接觸原住民的機會。照文字紀錄看來,他年輕時的思想應該和同時期的普通英國人差距不大,沒有特別進步或反動;不過相比於同時代人,他更尊重在地知識,這也有助於他的成功。

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亞馬遜的生物多樣性如今依然天下第一,世界卻變化不少。尼格羅河盆地的原住民,在華勒斯時代是被觀察者,類似實驗動物的角色,現在漸漸變成主動的研究者,他們用源自不同文化的手法探索自己的世界,成為現代知識體系的一份子。

然而,曾經啟發華勒斯的尼格羅河盆地,至今仍缺乏一流的研究機構,無法培育本土的研究人才,本地學子必需離鄉背井。科學從華勒斯到現代突飛猛進,仍有不少進步空間。

上圖是華勒斯描述為「黑暗中一團燦爛之火」的圭亞那動冠傘鳥(Guianan cock-of-the-rock ,學名 Rupicola rupicola),目前沒有滅團危機,依然在華勒斯探索過的雨林中飛翔。希望燦爛之火永不熄滅,但是不要變成失控的森林大火。

延伸閱讀

參考資料

  1. Alfred Russel Wallace’s first expedition ended in flames
  2. Escaping Darwin’s shadow: how Alfred Russel Wallace inspires Indigenous researchers
  3. Evolution’s red-hot radical

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

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寒波_96
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生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。

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駭人女師命案 8 年偵破,僅靠一枚小指紋——阿善師鑑識科學講堂
Mirror Voice_96
・2022/12/29 ・2867字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文整理自台灣鑑識權威阿善師(謝松善)與鏡好聽共同製作的有聲課程 《阿善師鑑識科學講堂》 ,更完整內容,請上鏡好聽收聽。

  • 文章來源|鏡好聽

1994 年 11 月 15 日,台北市內湖區新湖國小舉辦園遊會,時任國小老師的吳曉蕙,當天下午至地下停車場洗車後,便一去不返。同校男老師騎車進入地下室時,見到一輛白色汽車停在車道上,引擎發動、車門打開,現場有一些洗車用的器具,還有散置的衣物以及拖行的痕跡,往痕跡尾端一看,竟然看到一具赤裸的女屍——正是不幸遇害的吳曉蕙老師。

然而,當年保護案發現場的觀念尚未普及,在檢警趕到前,已經有許多人來到地下室停車場,甚至設置香案祭拜、用校內值班室使用過的被單覆蓋屍體⋯⋯現場被嚴重破壞,地下室的鞋印新舊雜沓,足跡紊亂,採集到的指紋,一一比對後,皆排除犯案可能,只剩下車內面紙盒上採檢出兩枚較小的指紋與掌紋,實在無從比對,僅研判可能是吳曉蕙曾載過的學生留下。檢警苦尋不著犯罪者,而屍體面部慘遭覆蓋泥土,場面駭人,成為當時震驚社會的一樁懸案。

2002 年,該案沈寂八年後,終於偵破,而破案關鍵正是那無從比對的小指紋!黃姓嫌犯於 2002 年因犯下性侵案而終於指紋建檔,與當年面紙盒上採證到的指紋相符。而黃嫌在警方的偵訊中,也承認了在八年前、年僅 15 歲時犯下了吳曉蕙老師命案,還供出了當年年僅 11 歲的另一位共犯。

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所有人都沒想到,當初那起駭人聽聞的命案,竟是小孩所為,但另一方面,從鑑識科學的角度來看,則突顯了「指紋」此關鍵線索的重要性。

觸物留痕 人各不同

「指紋第一個重要的特點就是『人各不同』而且『各指不同』,指紋之所以做人個化的鑑別,就是因為每一個人的指紋不同且十個指頭的指紋也不同,而第二個特點就是,指紋還是『永久不變』的,雖然會隨著人的成長而變大,但卻不會改變其紋型、特徵不變。」人稱阿善師的鑑識專家謝松善在《阿善師鑑識科學講堂》解說指紋的五大特性。

另外,指紋還有「觸物留痕」、「短期不滅」的特點。指紋會代謝汗液,觸摸物品後,會留下紋路,不過留存時間則因環境因素,如濕度、溫度、通風、日曬等等而有不同,但一般多可以留存一週至一個月左右。其中在吸水性物質上的留存時間可能更長,如紙張、布等等,因指紋的汗液可以滲透到纖維中,可保留較久。曾有一案例,某指文學家將圖書館的書做指紋鑑定,結果採集到了三十年前借閱者的指紋。

最後,指紋還有「損而復生」的特性,假使有病變、脫皮,只要痊癒就會恢復原本的狀態,不會改變紋線特徵,但若用外力破壞,如用刀具、磨砂等等,癒合過後則是生成新的指紋特徵。

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案發現場常見的指紋型態

談完指紋的特性後,阿善師接著介紹案發現場常見的指紋型態,這對於鑑識人員來說,是判斷現場如何踩中的重要依據:

  • 明顯紋:肉眼即可觀察到之平面狀指紋,如手指沾染血跡、油垢後,接觸他物時所轉印的指紋。
  • 成型紋:手指接觸柔軟且無彈性之物面時,所遺留之立體狀指紋,如手指輕觸未乾油漆面、廚房的油垢或嚼過的口香糖等,所留下的立體狀指紋。
  • 潛伏紋:手指接觸物體時,汗腺分泌物所遺留下不易察覺的紋線,如手指觸摸紙張或金屬表面所遺留之指紋,是佔現場最大宗的指紋類型,也是鑑識人員潛心研究的類型。

常見的指紋採證方法

而根據指紋類型的不同,包括指紋本身條件、所在環境、接觸材質及儀器設備等等,鑑識人員會選擇適當的採驗方法,常透過以下三種方式採證指紋——固體法、液體法、氣體法。

首先,犯罪影集常見到鑑識人員帶戴著口罩、手套,拿著一把刷子,在物體表面上刷呀刷,那就是所謂的粉末法,也就是固體法的其中一種代表作法。

因為手指分泌汗液是指紋能沾附即被顯現的重要原理,汗液的成分中有 98.5% 的水分及油脂等代謝物,這些物質都具有黏性,因此粉末法即用毛刷,沾附極細的粉末,刷上物體表面,指紋的黏性把粉末黏住,就會把指紋紋型顯現出來。

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另一種固體法為磁粉法,原理與粉末法類似,只不過不適用粉末跟毛刷,而是以帶有碳粒子的鐵粉,運用磁鐵棒(即磁性檢出器,磁筆)吸取磁性粉(鐵粉),輕輕在檢體上掠過,再吸除多餘的磁性粉即可顯現。

而第二種液體法,代表性的作法即寧海德林法(Ninhydrin),也是普遍使用在吸水性物體的一種指紋顯現方法。。指紋有很多代謝物,其中物質可以跟某些化學藥劑產生反應,而寧海德林法即是用一種氨基酸反應成色試劑(寧海德林試劑),以噴霧、浸潤或灑覆法潤濕,讓原先看不到的潛伏紋,透過代謝物與有機溶劑產生化學反應,呈現深紫色生成物。

最後,氣體法的代表作法是氰丙烯酸酯法(Cyanoacrylate Adhesive,又稱瞬間接著劑法、 三秒膠法),也是普遍使用在不吸水性物體的一種指紋顯現方法。指紋汗液代謝物成份中存在水份及其他含陰離子之分子,氰丙烯酸酯會與這些分子產生聚合反應而使指紋顯出。

所以,將檢體置於密閉容器或空間內,再將氰丙烯酸酯(也就是三秒膠)置於加熱盤上加熱,使氰丙烯酸酯蒸發,若可調節溼度時,理想之溼度為百分之六十至八十之間,直到白色指紋顯現為止。當煙燻一段時間後,取出檢體並檢視其上之潛伏指紋,若紋線不足時,可視情形重複煙燻多次,直到反應完全為止。

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而採集到指紋後,鑑識人員怎麼判斷兩枚指紋是否出自同一人?阿善師提到,除了紋型、紋線流向相符外,還要找到超過12個特徵點相符,是鑑識上判斷為同一枚指紋的標準。過去是透過人工,一張一張去比對、找出特徵點,執行上非常困難,後來數位化,透過電腦比對,效率相對提高,但因為現場找到的指紋通常有很多模糊或破損的部分,因此仍需靠人工去確認、判斷。

儘管指紋鑑定並非完美無缺,但從吳曉蕙老師命案的例子來看,卻是破案的關鍵線索,也是鑑識領域不可獲缺的技術。除了指紋之外,阿善師還在《阿善師鑑識科學講堂》有聲課程中,講解了其他的鑑識關鍵技術,如血液、彈道、測謊、DNA 等等,每一項技術,搭配一件重大命案,透過阿善師的解說,聲歷其境,彷彿跟著鑑識人員重返犯罪現場,在刑案實務中,學習鑑識領域的基礎知識!

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