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現代福爾摩斯:鑑識科學解密──《知識大圖解》

知識大圖解_96
・2016/01/07 ・3534字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 509 ・六年級

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

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封鎖線後的鑑識工作實錄

電視影集《CSI犯罪現場》自2000年開播以來紅遍全球,讓人們對於鑑識工作產生無限遐想;但許多人並不知道,犯罪調查領域其實早從西元七世紀就已經存在。

史書記載,曾有市場攤商利用指紋證明一名男子就是欠債不還的人,從那時開始,犯罪學就開展出一個全新領域。

如今,除了警察之外,最快抵達犯罪現場的就是鑑識小組,他們盡全力維持現場完整,以確保證據不被移動或破壞,增加將歹徒繩之以法的機會。不過「小組」這個詞,有時候不見得是指一群人。

「小組」的實際組成要視當地警力而定,有時所謂的鑑識小組可能就只是一名受過多重領域訓練的資深警員在現場進行縝密作業,包括拍照或蒐集指紋、衣物、毛髮、碎裂玻璃等重要跡證。不過,遇到謀殺等重大案件,就有可能出動多達四人,其中包括專業攝影人員和現場指揮。

亞莉珊卓.奧圖(Alexandra Otto)是位有11年資歷的犯罪現場調查員,2006年才遷至英國多塞特的伯恩茅斯大學(Bournemouth University)擔任鑑識科學講師。透過這次與本刊的訪談,她詳細解說了鑑識工作從接到電話那一刻,到結案為止的完整過程。

「首先,我們會接到受理報案的控制中心打來的電話,接著前往現場,與警員和附近住戶談話了解案情。進入凶案現場之前,我們就已經先勘察周遭環境,尋找可能的線索。」

「接著我們穿上防護裝、戴上手套和口罩,再進入屋內。戴口罩的目的是避免唾液或其他外來物質汙染了現場證據。我們也會拍攝大量涵蓋各個角落的現場照片,主要提供檢方使用,但也會提供給辯方。接下來是開始採集證據,像是窗戶上的血跡、從衣服脫落的纖維,或是入侵者可能打開過的信封等,每個線索都不能輕易放過。」

「下個階段則是撲粉採集指紋,我們會用膠帶擷取指紋,並將其裝入特殊的封袋裡,再送去給指紋專家,其他證據則會送往實驗室。在法醫抵達現場、做完檢查之前,我們絕不隨便碰屍體。等法醫對屍體蒐證完畢,屍體會被裝入屍袋裡,送到停屍間。」

「一旦實驗室做完所有檢驗和分析,我們會拿到結果報告,然後再轉交給刑警部門,由他們繼續調查工作。我們會被傳喚到法庭,針對鑑識部分作證,但偵查和分析工作實際上則分別由警探和化驗人員負責。」

近年來,英國國內多數化驗工作都交由官方的鑑識科學部門進行,但因不堪每個月高達330萬美元的虧損,該部門現已被迫關閉,目前英國警方所有的犯罪現場化驗分析都委託私人公司進行。

「這些外包公司其實很不錯,」奧圖女士表示,「唯一的問題是證據汙染。英國的鑑識科學部是全球知名的單位,尤其是它的實驗室永遠一塵不染。這一點私人公司就做不到了,不時有證據被汙染的事情傳出。像DNA這麼細微的東西,更要特別謹慎處理才行。」

屍體運離犯罪現場後,會被放入消毒過的屍袋,再送到停屍間,等待法醫驗屍,以判定死亡時間和死亡原因。同時,所有蒐集到的蛛絲馬跡都會經過化驗、分析,包括用顯微鏡檢視衣物脫落的線頭,研判嫌犯穿什麼衣物,並分析採集到的DNA片段,比對資料庫的檔案。

手指的汗腺分泌在物體上,留下痕跡,或是手指在未乾油漆或其他可塑表面上施加壓力,都會留下指紋。

「像玻璃這類光滑表面,得用細小的粉末,例如鋁粉或金粉,」奧圖女士解釋,「粗糙的表面要用顆粒狀的粉末,讓粉末吸附在能顯現指紋形狀的汗水上,才能採得清晰的指紋。」

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本圖出自《How It Works知識大圖解 國際中文版》第14期(2015年11月號),全見版請點擊圖片放大。

每個人的指紋都不同,因此在門把或屍體上採到指紋,就可被視為某人曾經到過犯罪現場的鐵證。儘管單從指紋本身無法判定遺留時間,凶嫌也可能故佈疑陣來栽贓他人,但指紋在警方欲證明某人曾到過某處時,依舊提供了有力的佐證。

指紋採集之後,會送交給指紋辨識專家,將指紋與電腦中累積數十年的指紋資料庫比對,看是否有符合的檔案。

指紋辦案的基礎,建立在每根手指上的斗形紋、箕形紋或弧形紋都獨一無二,至今還沒發現有任何兩個人的指紋相同。因此只要指紋符合,就足以作為某人與案情有關的充份證據。

近年來指紋技術的進步,讓鑑識人員甚至能從食物上取得清晰度極高的指紋,這在過去很難辦到。只要用改良過的粉末懸浮液(一種焦油般的物質),就連在光滑表面上也能讓指紋清晰顯露,這也代表鑑識人員又多了一種取得線索的管道。

鑑識調查的另一個主要範疇是DNA比對。這塊領域的發展相對較晚,1980年代才出現,但指認身分的準確度卻高的驚人。DNA比對的辦案方式,是將嫌疑犯身上的DNA與犯罪現場找到的DNA相互比對。DNA可以從現場的血跡、毛髮,甚至是無意間把鼻子靠在窗戶上留下的油脂中取得,只要DNA符合,就能合理推斷某人曾到過某處,不過到達的時間點和原因仍須後續調查。

顯然光是確認某人到過凶案現場並不足以定罪,尤其在先進的鑑識技術經過媒體廣為宣傳後,連罪犯也知道該如何避免留下線索,或故佈疑陣誤導辦案。雖然鑑識證據可以告訴警方誰碰過哪些東西、誰的DNA出現在何處,但它們還是跟鑑識科學以外的證據(例如目擊者說法、不在場證明)一樣,有賴警方正確運用並綜合判斷。

除此之外,DNA和指紋比對技術的另一個重大限制,是遺留這些跡證的人必須是警方已掌握的涉案人員。雖然這些資料能拿去比對全國性資料庫,但若資料庫裡沒有嫌犯的檔案,調查就會陷入泥淖。警察只有在逮捕嫌犯的時候可以採集DNA和指紋,而英國最近更立法規定,除非嫌犯被判重罪,否則其檔案資料都必須在六個月內銷毀。不過,擁有DNA資料庫的好處是越來越多陳年舊案因此獲得重大突破,不少案例是因為警方取得嫌犯的DNA,送進電腦比對過去曾取得的犯罪現場DNA,才讓舊案得以偵破。單靠鑑識科學本身並無法破案,但多了這個有力的辦案工具,警方確實因此如虎添翼。

若刑案涉及槍枝,彈道分析則是另一個鑑識小組會負責的領域。「我們能從現場推知彈道方向,也就是子彈發射的位置,」奧圖女士說,「若排除槍枝被改造的情形,從子彈回溯擊發槍枝是相當精準的分析方法。槍管的溝紋不只各廠牌不同,甚至每支槍都不同,所以我們可以很明確地指出這顆子彈是從哪支槍射出。至於射擊殘跡就比較缺乏準確性,因為有研究顯示,火藥殘留和煞車粉塵高度相似,所以這方面我們還須進一步研究。」

當然,我們也請教了奧圖女士對CSI影集的看法。過去14年這部電視影集大受歡迎,並衍生出兩個同系列影集:《CSI:邁阿密》和《CSI:紐約》。它們甚至帶動鑑識科學的風潮,催生許多類似的辦案影集。不過對真正的鑑識專家來說,這股風潮到底是帶來正面還是負面效應呢?

「我當然也看CSI影集,因為我必須知道學生都看些什麼。影集本身很吸引人,但它會讓外界對犯罪現場的調查形成錯誤認知。劇中角色幾乎什麼任務都一手包辦,從訊問目擊者、鑑識蒐證,再到化驗分析,全部自己來,但事實上很多工作根本不是我們的工作範圍。所以我在第一堂課都會告訴學生,電視演的幾乎都是騙人的。」

「此外,這個影集也讓大家對鑑識工作產生誤解。影集裡的DNA比對結果都會馬上出爐,但實際上我們至少要等一至兩個星期才看得到報告。不過,話說回來,鑑識證據用在法庭上確實相當迅捷。由於DNA的獨特性,它可以協助指認兇嫌,過去的判例也證明了DNA的證據效力,所以DNA技術確實讓現今的辦案工作事半功倍。」

指紋辨識過程

1. 採集
指紋採集方式有許多種。如果指紋清晰可見,最簡單的方式就是用相機拍下高解析度的指紋相片。不過若是現場沒有肉眼可見的指紋,調查人員會在物體表面鋪灑像是鋁粉之類的粉末,並在拍下相片之後,用膠帶貼附物體表面,以擷取指紋。多波域光源則能在暗室中讓指紋現形。

2.分析
採得的指紋送進電腦,進行分析並與資料庫內的檔案比對。如果有符合的資料,指紋專家會用肉眼再確認對照。

3.判定
檢驗人員會根據ACE-V法則(包含分析、比較、評估和驗證)進行指紋分析。第一步得先確認採集的指紋就質與量來說是否足以提供判斷。接下來再檢視採集到的指紋和嫌疑犯的指紋相似度有多高。如果判定兩者高度相似,最後一步則是請來第二個檢驗人員,重複進行以上相同的步驟,以確認結果無誤。

彈道追凶

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除非槍枝改造過或子彈嚴重毀損,鑑識人員通常都能從子彈回推擊發的槍枝,因為每把槍發射時都會產生獨特的溝紋和膛線。

判斷死亡原因時,彈道專家和法醫會合作解讀槍擊現場,例如從子彈進入和貫穿身體的傷口,來推斷槍擊的距離和角度。

由於彈道鑑識技術的進步,執法人員已能用槍擊快速指認工具,來檢測嫌疑犯手上的火藥殘留,幾分鐘內就能判定他短時間內是否開過槍。

 

 

 

本文節錄自《How It Works知識大圖解 國際中文版》第14期(2015年11月號)

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指紋的辨識:從指紋認證系統發展到鑑識科學的應用——《黏黏滑滑》
晨星出版
・2023/01/07 ・3415字 ・閱讀時間約 7 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

這幾年來我拿過幾本護照和簽證,所以我相當熟悉指紋掃描這件事。但是這次的流程感覺有點不一樣。首先,我坐在位於威靈頓的紐西蘭警察總局一間無窗的房間裡。掃描影像也是用一個跟我的智慧型手機差不多大小的儀器掃描。但是我卻著迷似地,用以前不曾有過的方式盯著複雜的紋路看。

指紋負責人吉蘭.哈利爾(Gilane Khalil)帶我走了一趟我的指紋之旅:

指紋的分類與組成

深色線就是凸起區,我們稱作乳突紋線(papillary ridge),其紋路可大略分為三類:箕形紋(loop)、斗形紋(whorl),及弧形紋(arch)。箕形紋的紋線會出現,繞圈之後再彎折回來,回到同一側。弧形紋是從一端往上彎曲或隆起,然後流向另一端—只有大約5%的人口有這種指紋。斗形紋是環形紋路。大部分人會有箕形紋混合斗形紋,你手上的指紋也是如此。

她指著取自我右手中指的指紋說,「不過你的指紋的確很不尋常。你看得出來這個特徵是結合了箕形紋和和斗形紋嗎?真是很好的複合紋路範例。」

乳突紋線的紋路複雜,但是以上是最常見的三種。你的是哪一種呢?圖/

雖然指紋獲得最多關注,但我們整個手掌其實都被這個有乳突紋線的皮膚包覆,上方覆加一層網絡,有特有的深褶痕和摺皺。這些複雜性全都反映出肉眼可見表面之下的暗潮洶湧。我們皮膚上的紋線圖型是由不同種類的蛋白質角蛋白構成,最強、最耐久的種類就位於凸起的紋線,比較柔韌的則位於兩者之間的凹部。這樣的組合讓紋線可以承受大量擠壓,而凹部則可讓它們有空間屈曲和伸展。

這些紋路的根部很深,延伸到皮膚最外層(表皮)之下,並進入下方的真皮。這層結締組織有類似的紋線形式—大衛.林登(DavidLinden)稱之為「朝內的指紋」—其提供表皮各種支持,包括血管。

皮膚的汗腺和管道也會把這幾層固定在一起,灌注沿指紋線頂端分布的大量汗孔。位於手掌無毛皮膚下的腺體是人體當中最大也最緻密者,每平方公分有 1000 ∼ 1200 個。所以下次你在不合時宜的時刻冒手汗時,你就知道要怪誰了。

人類並不是手腳有乳突紋線皮膚的唯一靈長目。匹茲堡動物園(Pittsburgh Zoo)和聯邦調查局(FBI)在 2011 年進行一項研究,在例行性獸醫檢查期間採集各種不同靈長目的指紋。毫不意外,已知與我們關係密切的物種,如紅毛猩猩、金剛猩猩和黑猩猩,都出現類似的箕形紋、斗形紋和弧形紋,雖然與我們的分布有點不同。

所有紅毛猩猩的指紋中,幾乎一半都有人類罕見的弧形紋。黑猩猩的斗形紋比我們多,而金剛猩猩的箕形紋比例與一般人類差不多。不過目前已知另外至少還有一種動物也有指紋,儘管其演化路徑與靈長目非常不同:無尾熊(學名是Phascolarctos cinereus)。

無尾熊的指紋與人類相似。圖/envatoelements

這種毛茸茸的有袋動物(也是澳洲的代表動物)指頭上的紋線,不管大小、形狀和排列,都跟人類的紋線相似,牠們前掌每根指頭都有弧形紋,有些後掌也有。斗形紋和箕形紋往往只出現在特定指頭。差異如此大的物種之間有這些共同特定特徵的原因,普遍認為是因為紋線可以增進牠們的抓握能力。對大半時間都待在森林樹冠的物種而言,這是很有效的技能⋯⋯或我們之後將會看到,這種技能更常出現在都市叢林中。

指紋認證系統的起源

指紋長久以來都被當做人類在物體上留下痕跡的方式,從簽合約和泥板文書(clay tablet),到古代墓碑的牆面。但是用來辨識個體—因其明顯的獨特性—是比較近代才開始,且有一段非常成敗參半的過去。

與指紋早期發展關係最密切的有三個人,分別是亨利.佛德斯(HenryFaulds)醫師、優生學家法蘭西斯.高爾頓(Francis Galton),以及殖民地警察愛德華.亨利(Edward Henry)。佛德斯透過實驗證實指紋會永久存在—即使遭遇嚴重的表皮損傷也可以恢復原本的紋路。除了尺寸變大,指紋的紋路從出生到成年都一樣。

他也設計出第一個正式的紋路分類系統。高爾頓在1892 年的一本著作就是以那些主張為基礎,他從世界各地蒐集了指紋樣本之後,宣稱掌足凸紋(friction ridges)是「比任何身體特徵都還更加肯定的身分判定標準」。這開啟了一扇門,世人開始把指紋當做一種鑑別工具。

高爾頓特別強調此技術對英國殖民地的潛在重要性,「這些地方的土著很難區別」。沒錯,他真的這樣寫。駐紮在印度,擔任孟加拉警察分局督察長的愛德華.亨利非常推崇高爾頓的作品,且確信他可以把分類系統再調整得更實用一點。在他的努力之下,亨利系統(HenrySystem)誕生了, 1901 年獲蘇格蘭場(Scotland Yard)採用,自此之後衍生的不同版本也受到執法機關和其他警政機構使用。

鑑識科學的指紋比對

最近幾十年來, 有些有威望的科學組織開始批評指紋在鑑識科學的地位—尤其是做為刑事案件的證據。癥結點環繞在個化(individualisation)的概念;即鑑識痕跡〔例如犯罪現場找到的潛伏指紋(latent print)〕可以無歧義地連結到特定的某個人,「而因此排除其他所有人。」

2009 年,美國國家研究委員會(National Research Council)發表一份針對美國鑑識科學狀態的大型研究。他們在這份研究中提到,指紋鑑定缺乏提出這種主張所需的科學依據。之後的報告也同意,指出諸如錯誤率、專家之間缺乏可重複性和重現性,以及認知偏誤等風險。

如果你曾經看過那些時髦的「犯罪現場調查」(CSI)電視劇,你可能會想,這跟認知偏誤有什麼關係。指紋比對想必都是由電腦完成的吧?這個嘛,雖然電腦化的資料庫的確善盡職責,但拿指紋比對資料庫裡的指紋資料這個過程,其實是由人工進行,很意外吧。

在紐西蘭這裡,軟體只會當做初步過濾的工具,用來觀察指紋的整體模式,以及畫面中不同點之間的關係。那樣的電腦分析會吐出一長串可能的候選清單,接著就人工檢查每一位候選人的指紋細節—所謂的人工即是受過訓練的指紋專家。指紋專家要留意很多地方。負責管理紐西蘭國家指紋服務(National Finger Print Service)的塔妮亞.凡.皮爾(Tanja Van Peer)告訴我:

光是一枚完美的潛伏指紋,可能資訊量就很龐大。當我們調出指紋畫面,我們要看的不只是紋線的流動和形狀;汗孔、皮膚褶皺及疤痕也都獨一無二。我們縮小螢幕上的搜尋範圍後,就會調出原始的指紋組,並重複進行分析。我們每一次鑑別都會再跟另外兩位專家進行半盲確認,上法庭時,會再重複進行所有過程。我們的驗證過程非常可靠。

但是即使經過以上所有嚴謹地檢查和斟酌程序,指紋分析還是一直被視為意見證據(opinion evidence)。沒錯,指紋分析是基於最高級專家的判斷,指紋連結到錯誤人選的可能性非常低,但並不是零。

根據其性質,意見證據無法提供絕對的確定性。 2017 年,美國科學促進會(American Association for the Advancement of Science, AAAS)表示,「(檢查人員)應避免主張或暗示可能來源數量僅限於單一人選的說法。」類似「吻合」、「鑑定」、「個化」等用詞及其同義字,所暗示的含意都超出科學可支援的範圍。

不過,把人類這個因素完全排除於指紋分析之外,也不太可能讓過程更加準確。事實上,許多研究已顯示,說到比對指紋,訓練有素檢查人員的表現都明顯優於任何自動系統。在我參訪期間,凡.皮爾不斷強調,紐西蘭的專家接受了5 年紮實的訓練,精進他們的技能,但是她也坦承,即使是如此可靠的分析方法,也無法保證完全不會出錯。

指紋驗證系統如今還是被視為意見證據。圖/envatoelements

愈來愈多組織也會採用類似的「盲性驗證」步驟,降低偏誤的風險。把過程調整得更科學一點,似乎也是全球趨勢。洛桑大學(University ofLausanne) 鑑識科學教授克里斯托夫.錢帕德(Christophe Champod)認為,有個方法可以辦得到,就是為指紋證據分配數學機率,這能使其更符合在法庭上呈現DNA 證據的方式。有幾個以此為目標的數學模型正在發展中,雖然目前還沒有任何模型可以廣泛採用。

指紋還是會繼續被當做一種法庭上的鑑識證據,但還是希望透過這些努力,可以增進其可靠性和客觀性,同時也正式確立其並非萬無一失—就跟所有鑑識技術一樣。唯一可以有自信地宣稱兩組指紋「完全吻合」的人,只有虛構的電視警探吧。

——本文摘自《黏黏滑滑》,2022 年 11 月,晨星出版,未經同意請勿轉載。

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以科學為本!從 DNA 探索大未來——百濟神州(BeiGene)Kids Science 生物科學營,為小小醫生科學家鋪路!
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/12/27 ・3668字 ・閱讀時間約 7 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

本文由 百濟神州(BeiGene) 委託,泛科學企劃執行。

「小朋友們,當爸媽或家人生病時,你的心情如何?擔心、焦慮、想辦法讓他們好過一點?」

「希望家人最好不要生病」、「吃藥看醫生才能快快恢復」這是來自孩子們最純真直接的回應。

全球前 50 大生技製藥大廠百濟神州(BeiGene)副總裁暨細胞治療研發中心負責人黃士銘,日前率近 20 位企業志工和家人們一起至坪林國小,在泛科學協助下,舉辦「Kids Science 小小生物科學營」。課堂上,身為生物科學家的他,首次擔綱一日業師,在活動一開始即拋出了上述這個情境題,引導孩子們思考生物科學,其實是一門很有意義的學問,不僅貼近日常所需、更能真實地幫助許多人。

黃士銘表示:「BeiGene 是一家以科學為本,專注於創新癌症藥物研發,我們與全球各地科學家及醫師緊密合作,以病人至上的精神,致力為全世界患者帶來可近性及可負擔的高品質藥物。」身為一位科學家,我們相信『改變治癒未來』(Change is the Cure)。先進科學改變人類生活,而醫療科學為人類帶來治癒的力量。因此,在台灣,我們與這塊土地最頂尖的科學人才共同努力,專注於細胞治療在癌症醫學領域的研發,也因為台灣向來是生技產業人才搖籃,這更讓我們重視到,科學教育從小紮根的重要性,讓小朋友從早期開始培養科學核心素養,豐富孩子們的知識和視野,希望啟發他們對於生物科學的興趣。我們很期待透過 BeiGene 「Kids Science 小小生物科學營」,拋磚引玉,讓更多人重視科學教育的環境,挹注多元教學資源,發揮共好影響力,為台灣培育更多優秀的生技人才。

BeiGene 副總裁暨細胞治療研發中心負責人黃士銘,率近 20 位企業志工和家人們前進坪林國小,讓偏鄉小朋友從小開始培養科學核心素養。圖/BeiGene

有鑑於此,秉持以科學為本、病人至上的 BeiGene,致力「培育未來生物科學人才」作為品牌 ESG 關鍵的當責行動。於是乎,當觀察到台灣偏鄉科學教育資源與師資分配不均的狀況,便與全台最大科學知識社群–「泛科學」聯手,舉辦「 Kids Science 小小生物科學營」,BeiGene 企業志工於假日帶著家人們,前進新北市坪林國小進行教學活動,為偏鄉學童種下科學教育種子,希望藉由對生物科學的體驗與實驗過程,提升偏鄉學童對於環境觀察的敏感度與科學的認識基礎。

BeiGene 「Kids Science 小小生物科學營」,為學童打造出「適齡、適性」、結合理論與手作的生物科學探索課程活動。圖/BeiGene

生物科學樂趣多! 啟發學童對科學創造的想像

小學階段是最適合紮根科學教育的時期,但偏遠地區的學校由於交通不便與地理人文環境特殊,造成師資、設備、資源不足等情況。若能引進多元的教學資源,開啟偏鄉孩子們不一樣的視野,便能在科學的啟蒙之路上,燃起他們的學習熱情、啟發學童對科學創造的想像!

引導孩子們思考生物科學,其實是一門很有意義的學問,不僅貼近日常所需、更能真實地幫助許多人。圖/BeiGene

坪林國小校長王珮君表示:「科學是生活,舉凡食、衣、住、行都隱含著許多科學知識與原理,非常感謝 BeiGene,看見偏鄉孩子在專科教育學習資源的需求,舉辦『Kids Science 小小生物科學營』, 讓孩子從做中學習。藉由豐富有趣的課程,帶領學校的孩子不僅能從學習中獲得更多與醫學相關的科學知識,同時也能啟發他們擁有像『科學家』一樣地邏輯思考,像『醫師』一樣地解決問題!永保好奇心,持續不斷的創新與探索。」

坪林國小校長王珮君致力提供學生更好的學習資源,感謝 BeiGene 帶來豐富多彩的 STEM 教育課程。圖/BeiGene

親子共學玩實驗夯: 水果DNA切切樂、手作仿生鳥

身為全台最大科學知識社群——「泛科學」知識長鄭國威表示,孩子學習科學的目的,除了開拓視野外,更重要的是培養科學思辨的精神與態度!在這個以社群力=影響力的時代,泛科學希望與各界企業一起『加乘、共好』,透過彼此的核心職能,讓下一代對科學產生興趣。

孩子學習科學的目的,除了開拓視野外,更重要的是培養科學思辨的精神與態度。圖/BeiGene
利用簡單易操作的實驗一窺水果 DNA 的樣貌。圖/BeiGene

這次的課程,特別邀請到曾獲教育部殊榮的生物老師──簡志祥「阿簡老師」,帶領學童認識水果 DNA,利用簡單易操作的實驗一窺 DNA 的樣貌,了解生命細胞最初始的模樣;也體驗了解仿生科技在醫療上及生活上的應用,透過「仿生鳥手作實驗」引導學童思考有哪些生活用品是從仿生科學啟發而得來,並從手作實驗中獲得更多靈感與樂趣,最後的「仿生鳥飛行競賽」,讓學童用自己親手做的成品互相比拚,進一步體驗空氣動力原理,邊玩邊學、小朋友無一不感到新奇與有趣。

透過生活周邊常見產品實例,了解仿生科技在醫療上及生活上的應用。圖/BeiGene
透過「仿生鳥手作實驗」引導學童思考有哪些生活用品是從仿生科學啟發而得來。圖/BeiGene
「仿生鳥飛行競賽」,讓學童用自己親手做的成品互相比拚,進一步體驗空氣動力原理,邊玩邊學、小朋友無一不感到新奇與有趣。圖/BeiGene

本次課程活動獲得很好的迴響,孩子們邊玩邊學,不僅輕鬆提升專注力,同時對生物科學產生興趣。各位家長們,想要帶著孩子自己動手體驗 Kids Science 科學課程嗎? 以下分享 DIY 簡單步驟跟著做,親子共學樂趣多: 

【水果切切樂】

藉此實驗了解細胞各構造的特性,如清潔劑可溶解細胞膜的脂質,破壞細胞膜。 高濃度食鹽水可使 DNA 溶解在溶液中,DNA 不溶於酒精中,所以使用酒精萃取出 DNA。由於實驗材料簡單,且方法易操作,對生物科技有興趣的學習者也可以自行操作實驗不同水果的差異性。

教學影片。影/Youtube

材料:
萃取液(食鹽、水、清潔劑)冰棒棍、牙籤、離心管、塑膠杯、塑膠袋、紗布、竹籤、切塊水果、酒精

方法:
準備萃取液,內容是 1/3 杯的水、1/2 匙鹽和 1 匙的清潔劑混合。把切塊水果放進塑膠杯裡,倒進萃取液,能夠蓋住水果的量就夠了,用冰棒棍把水果攪爛。
把紗布鋪在另一個塑膠杯上,將攪爛的水果倒入紗布上,收集濾下的液體。
把酒精倒入液體中,過幾分鐘就會在上層的酒精裡看到白色的絲狀物。恭喜你,你拿到了這些水果的 DNA 了。拿牙籤輕輕攪拌這些 DNA,把它們收集到離心管裡頭吧。

原理:
為什麼這些材料就可以萃取出 DNA 呢?當你把水果攪爛和萃取液混合時,會破壞水果的細胞,清潔劑可以破壞水果細胞的細胞膜和核膜,而加入鹽則可以讓 DNA 溶解在萃取液內。最後加入的冰酒精,則會讓 DNA 從溶解的狀態被析出來,就成了你看到的白色絲狀物。

【手作仿生鳥】

結構仿生設計學主要研究生物體和自然界物質存在的內部結構原理在設計中的應用問題,適用與產品設計和建築設計。研究最多的是植物的莖、葉以及動物形體、肌肉、骨骼的結構。本課程從生活中引導小朋友去思考有哪些生活用品是從「仿生科學」啟發得來的。並從手作實驗中得到更多靈感與啟發!

仿生學小知識:

仿生學是模仿生物特殊本領的科學,目的在了解生物的結構和功能原理,來研發新的機械和技術,將大自然的智慧轉化成人類可操控的技術,可以說是「向大自然學習」的一門科學,例如達文西的「撲翼機手稿」就是藉由研究鳥類與昆蟲飛行所設計出來的。

像是出淤泥而不染的「蓮花葉」,除了表面上有蠟等物質可以防水,也發現葉面上有奈米等級的絨毛結構,這些結構使得水滴不易被戳破,讓水滴能在葉面上自由滾動,正是屬於仿生學的範疇,而這個發現也運用在現在的防水塗料上。此外,模仿蜘蛛絲做成的線非常強韌,可以拿來做防彈衣,這些都屬於仿生學的研究成果。

教學影片。影/Youtube

方法:
確認你的配件,包括翅膀、尾巴、木條、三條橡皮筋,將翅膀配件靠內的桿子套上右邊鐵鉤,靠外的桿子套上左邊鐵鉤,將木條插入翅膀的孔,另一端插入尾巴的孔,接著將橡皮筋套進兩端的掛勾,最後一步驟只要扭轉橡皮筋就可以飛行了。

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鑑識故事系列:2016 柏林聖誕市集的車輛恐攻
胡中行_96
・2022/11/28 ・2192字 ・閱讀時間約 4 分鐘

時年 24 歲的難民 Anis Amri,與聖戰組織關係密切,並擁有 6 個化名和 3 種國籍。2016 年 6 月,他的庇護申請遭到德國政府拒絕,卻又因為家鄉突尼西亞否認其公民身份,所以無法被遣返。 [1] 12 月 19 日,Amri 持槍射擊 1 名司機,把對方扔到副駕駛座,改由自己開車。當天 08:02 p.m.,他駕著該輛 40 噸重的聯結車,以 60 – 70 km/hr 的速度,直搗柏林 Breitscheidplatz 聖誕市集的中央通道。[2]

紅線框出聯結車穿越聖誕市集的軌跡。圖/參考資料 2,Figure 1(CC BY 4.0)

08:45 p.m. 柏林州立刑事調查辦公室調度中心的鑑識團隊,[註]在待命時接獲通報。依常規他們僅會派出 2 名人員;不過這回事態嚴重,被要求增加人力。[2]

09:30 p.m. 由 2 名鑑識專家和3名助理醫師所組成的團隊,抵達聖誕市集。此時距離事件發生,約過了 90 分鐘,傷患急救與運送皆已完成。比起醫療支援,顯然更需要警察深入調查。[2]

12 月 20 日,01:00 a.m. 警方在規劃管理架構後,展開搜證:現場被分為 5 大區域,每區負責的團隊,有刑案攝影師、鑑識病理學家、證物保管員與兇殺案調查員各 1 名。他們在市集的中央通道上與聯結車底下,各尋獲幾具屍體。此外,有 3 名稍早送醫的重傷受害者,於當晚死亡。[2]

之前急救人員在處理傷患的時候,從聯結車裡把原本的司機拖出來搶救,可惜後者傷重不治。現在調查展開了,他們向警察報告司機的頭部受傷,而該傷口稍後又被確認為槍傷。這個發現立刻將警方的偵辦方向,由交通意外,扭轉成恐怖攻擊。[2]

聯結車從受害者左邊擠壓,使(褐色的)肝臟右邊爆開。圖/參考資料 2,Figure 4(CC BY 4.0)

驗屍

從 20 日早上到 22 日傍晚,此案的所有死屍都被檢驗一番。除了司機頭部的槍傷;以及解剖才會看到內臟毀壞,常出現於交通事故的鈍器損傷(如上圖);[2]還可見皮下組織與下面的筋膜,被外力錯開的「Morel-Lavallée 病灶」(Morel-Lavallée lesion,簡稱 MLL)。[2, 3]

車輛恐攻

以大型車輛進行恐怖攻擊的手法,並不罕見。車輛恐攻vehicle-ramming attacks)造成傷害的機制,大略可分為以下 4 種:

  1. 直接碰撞:受害者通常會有多處骨折,以及嚴重的顱腦損傷。[2]視速度而定,也可能因為驟然停止運動,而使內臟在體內劇烈撞擊,導致減速傷害deceleration injuries)。[2, 4]
  2. 撞飛出去:人體遭車輛衝擊,彈出去後,又掉落下來。不僅有撞擊的力道,砸在地面上,也會令四肢骨折,或腦部受傷慘重。[2]
  3. 輾壓損傷:沉重的車輛從人體上方駛過,於是骨骼碎裂,組織滑脫分離。[2]
  4. 間接創傷:受害的群眾在閃避車輛攻擊的過程中,彼此碰撞或擠壓,甚至在逃離時波及路人。[2]

在這個案件裡,驗屍所見的傷害均為前三項,沒有任何的間接創傷。[2]不過,是否有生還者屬於第四種,就不得而知了。

案發前幾年的 Breitscheidplatz 聖誕市集。圖/Arild Vågen on Wikimedia Commons(CC BY-SA 3.0)

聖誕市集是德國的歲末傳統之一,[5]難免人潮擁擠。案發當天雖然是星期一,但包含聯結車司機在內,Amri 總共造成 12 人死亡,[1, 2]數十人受傷。[1]恐怖組織伊斯蘭國ISIS)稱他是一位戰士。事後 Amri 逃離德國,悄悄地經由法國,進入義大利。12 月 23 日早晨,2 名米蘭警察例行臨檢,要求 Amri 提供身份證件。他突然拔槍射傷其一,隨後馬上被另個員警擊斃。[1]

約莫在恐攻落幕 7 週之後,2017 年 2 月,柏林消防局舉辦了一場給救災人員與警察的座談會,名稱取作「習得的教訓」(Lessons Learned)。內容討論急診醫療、警方策略,以及驗屍結果等諸多層面。他們認為從波士頓、巴黎、馬德里和孟買學來的重大傷亡經驗,被證實對這次的應變極有助益。儘管德國鮮少遇到恐怖攻擊,但警察、消防與鑑識等單位合作無間。[2]

  

延伸閱讀

國殤之後:集體哀慟的調適

鑑識故事系列:萬聖節前夕的瑞典校園血案

備註

德國首都柏林的確是個「城市」,然而在行政上也被官方視為一「州」。[6]

參考資料

  1. Barajas J. (23 DEC 2016) ‘Berlin attack suspect killed in shootout with Italian police’. PBS News Hour.
  2. Buschmann C, Hartwig S, Tsokos M, et al. (2020) ‘Death scene investigation and autopsy proceedings in identifying the victims of the terror attack on the Breitscheidplatz in Berlin 19th December 2016’. Forensic Science, Medicine, and Pathology, 16, 510–514.
  3. Scolaro JA, Chao T, Zamorano DP. (2016) ‘The Morel-Lavallée Lesion: Diagnosis and Management’. Journal of the American Academy of Orthopaedic Surgeons, 24 (10): 667 – 672.
  4. Dumovich J, Singh P. (19 SEP 2022) ‘Physiology, Trauma’. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing.
  5. Larsen T. (2020) ‘Advent’. In The Oxford Handbook of Christmas. Oxford University Press.
  6. Government and administration.’ Berlin Partner Business Location Center. (Accessed on 09 NOV 2022)