Y-STR在命案积案攻坚中的应用研究

王俊祥

（甘肃政法大学 公安分院，甘肃 兰州730000）

人类基因组DNA中有一种特异性的碱基序列，称短串联重复序列（short tandem repeat，STR），Y染色体上的STR称Y-STR，具有家族特异性。

Y-STR 是指存在于Y 染色体上的STR，多位于非编码区，长度为2bp～6bp，也称为微卫星，因多不参与蛋白质的表达，所以一般不称为基因。Y-STR的多态性分布具有明显的种族、民族、地域和家族等差异，原因在于Y染色体在遗传过程中除拟常染色体区外，其余部分不与X染色体发生交换、重组，此区序列的改变仅仅由突变引起。这些突变构成了人类Y染色体非重组部分的多态性，其序列结构变异程度低，进化速度慢，由父亲稳定传给儿子。

与常染色体STR 和X-STR 相比，Y-STR 具有以下特点：（1）正常男性特有；（2）父系遗传；（3）呈单倍型遗传。Y-STR特点决定了Y-STR在命案积案攻坚中具有广泛的应用价值，通过家系排查，可以在一定区域内进行快速、有效的大面积排查，快速锁定犯罪嫌疑人所属的家系，然后在该家系内综合利用常染色体STR 检验等技术确定犯罪嫌疑人。只要数据库量足够大，信息、数据比对在几秒钟内就能完成。

命案是指“故意杀人、故意伤害致人死亡，以投毒、爆炸、放火为手段，以强奸、绑架、抢劫为目的致人死亡的八类命案”［1］。命案积案则是指上述“八类命案”发生后，由于各种原因久侦未破的命案积压案件。长期以来，命案积案都是侦查的重点、难点，各级公安机关投入了大量的侦查资源，但由于受到侦查要素与侦查技术水平的影响与制约，仍有大量的命案积案尚未侦破。Y-STR技术的出现与在命案积案侦查中的应用，为命案积案侦破提供了一种新的路径或方法。

一、Y-STR在命案积案攻坚中的应用范围

在命案积案攻坚中，Y-STR 的应用范围主要包括：

（一）血痕检验

血痕是血液流出体外干燥后形成的斑痕。以前的血痕检验方法有化学法和生物化学法，包括联苯胺实验、鲁米诺实验、免疫血清法等。

在命案积案中，犯罪现场大多会遗留有犯罪嫌疑人的血痕。血痕检验可以明确血液的种属，确定是不是人的血液，如果是来自于人，可以检测确定遗留血痕的人是男性还是女性。

检测中，如果检测出血痕中有Y染色体成分，则可以确定血痕来自男性或者怀孕并且是怀着男孩的女性，具体要根据现场情况判断。如果没有检测到Y染色体成分，可能是女性，也可能是男性，如果由于样品中Y染色体成分少或者扩增抑制物等原因没有检测出来，也可能是非人类的血液。

家系检测新技术提升了血痕检验的性能，如果是男性，检测出有Y染色体成分，可以进一步检测家系（姓氏），明确其家系归属。此时，还要询问是否有异体输血、器官移植等病史。如果有异体输血的情况，有可能显示的是别人的Y-DNA。

（二）精斑检验

精斑，是男子的精液浸润或者附着于基质上，干燥后形成的斑痕。犯罪嫌疑人的皮肤屑、毛发、指纹、唇印，以及留在衣裤、床单、被褥、毛巾、卫生纸等处的精斑是无声的证据材料，虽然细微常常被忽略，但却是十分重要的侦查要素。

在命案积案攻坚中，精斑检验多用于强奸杀人类命案积案犯罪嫌疑人的排查与认定。Y-STR以其快速缩小排查范围、精准确定犯罪嫌疑人家系等巨大优势而被越来越多的技术人员所关注。

在强奸杀人类命案积案中，如果男性DNA成分在男女混合检材里面的含量非常低，PCR抑制物普遍存在，在检测上有一定的难度，则Y-STR 检测是行之有效的选择。精子细胞比体细胞更稳定，保存25 年的阴道拭子检测Y-STR 分型已经获得成功。在混有大量女性DNA成分中检测男性DNA，可以发现和处理多个男性成分，通过Y-STR 检测，可以获得犯罪嫌疑人的家系（姓氏）信息。

（三）混合斑检验

在命案积案中，混合斑包括两层含义：一是男女的混合，女性和男性的斑痕混合在一起，如强奸杀人类命案积案的斑痕；二是女性和两名或者多名男性的混合物，如两名以上男性强奸杀人命案积案的斑痕。

Y-STR 是混合斑检验的有力手段，在两名以上男性强奸杀人命案积案攻坚中作用巨大。Y-STR只有男性具有，大多数Y-STR只有1个等位基因，根据PCR 产物谱带的数目，可以查明参与作案的人数，多个Y-STR 基因座上出现2 条以上的谱带，就可以认为是混合斑，这在两名以上男性强奸杀人命案积案的定性和个体识别中作用显著。

在混合斑检验中，Y-STR 基因座的作用为：（1）证明混合斑有男性成分；（2）推断、确定混合斑中男性个体数。除DYS385、DYS389、DYS459、DYS527和DYF387SI 几个基因座以外，每个个体的单个Y-STR基因座都只有1个等位基因；（3）提高男性成分的检出率。在男/女混合斑中，常染色体STR基因座的检出率为1/50，而Y-STR的检出率为1/2000。

在两名以上男性强奸杀人命案积案中，或在确定是否轮奸、轮奸人数、排除或者指控犯罪嫌疑人等方面，Y-STR 均较常染色体STR 标记有明显的优异之处。

（四）微量混合斑检验

Y-STR遗传标记为男性特有，分型不受阴道上皮细胞干扰。“试验表明，精液与阴道比例为1／100～1／2000 时，阴道细胞的DNA 不会干扰Y-DNA分型。由于Y-STR分型的灵敏度高，即使遇到无精子或者少精子的混合斑，Y-STR 分析也有成功的把握。”［2］因此，在强奸杀人（强奸致人死亡）命案积案攻坚中，Y-STR分型具有特殊的作用。

例如，2003 年，某地一23 岁女青年李某某在睡梦中被两个陌生男子强奸后杀害，家中值钱的物品也被抢劫一空。当地警方凌晨3点接警后立即赶赴案发现场，在被害人床单、内裤上发现了犯罪嫌疑人留下的精液混合斑。检验发现，由于在事发前一天李某某与未婚夫发生过性关系，目前又处于月经期，形成了错综复杂的混合斑。由于受当时刑事技术条件的限制，再加上重点嫌疑对象拒不承认轮奸后杀害李某某的事实，该起案件久侦未破，成为命案积案。Y-STR 应用于命案积案侦查后，法医检测犯罪嫌疑人Y 染色体上具有特异性的DNA 遗传标记，发现2人染色体DNA遗传标记特征与案发现场遗留精液斑的Y 染色体完全一致，从而认定犯罪嫌疑人正是此案的元凶。

（五）唾液斑检验

唾液中含有口腔黏膜上皮细胞，因此与唾液接触的物品如烟蒂、口杯边缘会有口腔黏膜细胞。在强奸杀人命案积案中，被害女子的口唇、乳头、大腿、颈部、耳朵等敏感部位可能有唾液斑的存留。

唾液斑检验得到Y-STR 分型，是侦破强奸杀人命案积案的重要依据。例如，2006年3月，河南省邓州市某村发生的1 起强奸杀人命案，死者牛某（女，30 岁）在家遇害。提取死者乳房擦拭物，经STR 分型，检测出一男性与死者的混合DNA 分型，遂在案发地周围7 个村内27 个家族中进行排查。结果周姓家族20 个分支和1 个冯姓分支家族仅与乳房擦拭物在1 个Y-STR 分型存在差异，17 个Y-STR 分型中均有一个Y-STR分型差异，此为Y-STR在家系遗传中的变异现象。通过家谱调查，对冯姓家族溯源，查找到冯姓家族是由房氏族人过继而来，继而对房氏家族进行Y-STR 检测，发现乳房擦拭物Y-STR 分型与房氏家族相同。通过STR 分型，认定房氏族人房某某为该案件犯罪嫌疑人，侦破了该起强奸杀人命案积案［3］。

（六）无法获取男性犯罪嫌疑人样本时的检验

除突变外，起源于同一男性祖先的男性个体Y染色体是相同的，在命案积案攻坚中，当男性犯罪嫌疑人外逃或者已经死亡，或者因为其他原因无法获取男性犯罪嫌疑人样本时，可以获取其直系或者旁系男性亲属的样本进行检验，代替男性犯罪嫌疑人的遗传标记。

例如，1991年5月，河南省修武县某乡村民魏某（女，31 岁）带儿子曹某（男，4 岁）前往县城看病，一夜未归。次日凌晨，家属在修武县五里源乡新河一农场机井房水井内发现二人尸体。经现场勘查，提取了犯罪嫌疑人遗留的精斑，受当时技术条件限制，此案一直未破。2016年5月，通过对现场提取的犯罪嫌疑人生物检材进行Y-STR检验，获取了犯罪嫌疑人的Y-STR 基因分型，将其输入河南省Y-STR数据库比对，比中了河南省商丘市宁陵县某村多个史姓家系。经过对史姓家系成员血样的DNA检验，史某朗的常染色体STR 分型与现场提取的犯罪嫌疑人生物检材的常染色体STR 分型符合单亲遗传关系。在进一步的常染色体STR分型检验中，逐一排除了史某朗三个儿子作案的可能。在之后的调查走访中，侦查人员发现，史某朗还有一个儿子史某周，此人劣迹斑斑，曾在修武县服刑多年，已经死亡，故未编入家系族谱。专案组决定对史某周开棺验尸并提取生物检材，经DNA 检验，其常染色体STR分型与现场提取的犯罪嫌疑人常染色体STR分型完全一致，从而确定史某周就是该起强奸杀人命案积案的犯罪嫌疑人。

（七）亲缘关系鉴定

进行父子单亲亲缘关系鉴定，常染色体STR 多态性检验存在一定的局限性，而Y-STR检测能够弥补这一局限。Y染色体呈整体单倍型父子遗传的特性，利用这一特性鉴定父子之间的亲缘关系，肯定的概率会大大提高。例如，在鉴定有争议的父子、爷孙、叔侄等之间是否存在亲缘关系时，Y染色体呈整体单倍型父子遗传的特性具有独特的作用。

在命案积案攻坚中，通过Y-STR 检验技术进行亲缘关系鉴定，能够查清一些特殊类型的命案积案（如碎尸命案、焚尸命案等）被害人的身源，破解这类命案积案攻坚中遇到的困境，找到侦查线索，指明侦查方向，推动侦查不断深入。例如，在一起杀人碎尸命案积案侦查中，怀疑被害人为刘某某。经调查发现，刘某某有一个健在的同父异母的哥哥。为了查清被害人的身源，技术人员对杀人碎尸命案积案被害人的肌肉样本和刘某某哥哥血样进行了DNA 检验，但因二人为同父异母的兄弟，常染色体STR 检验结果无法确定二人的亲缘关系。之后，技术人员应用Y-STR 检验技术对两个样本进行了检验，检验结果证实两人来自同一父亲，进而查清和确认了杀人碎尸命案积案的被害人刘某某的身源，为侦破该起杀人碎尸命案积案提供了重要线索。

二、Y-STR在命案积案攻坚中的应用方法

在命案积案攻坚中，Y-STR 的应用方法主要有以下几种：

（一）Y-STR家系排查法

Y-STR 家系排查法，是指利用Y 染色体具有父系遗传，同一父系男性基因分型一致的特性，根据生物检材Y-STR分型，对特定范围内的家系男性成员进行查找、识别的方法。在命案积案攻坚中，Y-STR家系排查法对在案发现场提取到男性犯罪嫌疑人的血迹、烟头、唾液等生物检材的各类命案积案的侦查，作用和效果都十分明显。

在命案积案攻坚中，应用Y-STR 家系排查法必须具备以下条件：

一是获得男性犯罪嫌疑人的Y-STR 分型，这是应用Y-STR 家系排查法的前提条件。只有获得男性犯罪嫌疑人的Y-STR分型，才能查找确定犯罪嫌疑人所在家系（族），进而通过常染色体检验等其他手段来发现犯罪嫌疑人。

二是有相对明确的排查范围，这是应用Y-STR家系排查法的范围条件。一般认为，发生在相对比较封闭、人员流动小、案发地周围居民以姓氏宗族为核心聚居，且人群遗传关系相对稳定地域的命案积案，应用Y-STR家系排查法效果比较好。如果犯罪嫌疑人是流窜作案，或者临时起意作案，无法划定排查范围，也就无法应用Y-STR家系排查法进行家系排查了。

三是有清晰、完整的犯罪嫌疑人家系树状图谱结构，这是应用Y-STR家系排查法的核心条件。犯罪嫌疑人家系树状图谱结构清晰，是指起源于同一祖先的男性犯罪嫌疑人家系中，犯罪嫌疑人家系子代遗传关系，分（旁）支结构明确清晰。在犯罪嫌疑人家系图谱结构中，家系男性成员之间生物学意义上的曾祖、祖、父、子、孙直系，以及伯（叔）、兄弟、堂兄弟旁系等彼此之间血缘关系清楚、脉络清晰。犯罪嫌疑人家系树状图谱结构完整，是指起源于同一祖先的男性犯罪嫌疑人家系中，男性成员结构完整，不存在因抱养、入赘、离婚、再嫁、迁徙等原因导致家系部分男性成员缺失现象，个人年龄、家庭住址等信息齐全。在相对明确的犯罪嫌疑人家系范围内排查，能否及时、精确地查找出犯罪嫌疑人，在很大程度上取决于犯罪嫌疑人家系树状图谱结构是否清晰、完整。

四是有成熟的Y-STR 检验技术，这是应用Y-STR家系排查法的技术条件。在对案发现场提取的生物检材进行DNA基因分型测序，获得男性犯罪嫌疑人的Y-STR分型，以及和家系男性成员的生物检材检验结果进行比对时，都需要成熟的Y-STR检验技术提供支持和保障。没有成熟的Y-STR 检验技术，根本无法在命案积案攻坚中应用Y-STR家系排查法。

在命案积案攻坚中，Y-STR 家系排查法的应用路径为：首先，通过现场勘查，提取男性犯罪嫌疑人遗留的生物检材，如精斑、血迹、烟头、唾液等，检验出生物检材的常染色体STR 基因分型和性染色体Y-STR基因分型；其次，通过案发现场的分析划定排查范围，梳理各姓氏族群及其家系分支，将各姓氏族群家系男性的Y-STR 基因分型与案发现场提取的生物检材的Y-STR 基因分型进行比对，查找、发现与犯罪嫌疑人Y-STR基因分型相同的嫌疑家系；最后，结合犯罪嫌疑人的特征分析，在嫌疑家系成员中排查、甄别符合条件的男性成员，确认重点犯罪嫌疑人，并对其进行常染色体STR 基因座检验，锁定犯罪嫌疑人。

但是，需要说明的是，在命案积案攻坚中，Y-STR 家系排查法也存在着一定的局限性，主要表现在：一是Y-STR 不能达到个体的同一认定，仅仅能够证明是否来自同一父系家族成员；二是Y-STR基因座个体识别率远远低于常染色体，因此，只能作为常染色体的辅助手段；三是Y-STR家系排查法只能适用于排查范围明确、人员迁徙稳定、家族谱系清晰的案发区域，如经济欠发达、人员居住相对稳定的农村地区。在人口密集、流动性大的城市，就不宜采取这种方法排查犯罪嫌疑人。

（二）Y-STR数据库比对法

Y-STR 数据库是以居民父系家系为基本结构，以个体Y-STR 数据为基石，包含家系图谱、家系成员户籍资料，以及家系Y-STR数据等相关信息的采集、录入、查询、比对、统计等功能，实现案发现场生物检材Y-STR 数据与犯罪嫌疑人或者案件受害人家系的比对，筛查分析出可疑男性成员，为进一步认定犯罪嫌疑人提供技术支持的智能数据系统。

Y-STR为人类男性所特有，属父系遗传，由父亲遗传给儿子，并在父系后代中代代相传。因此，同一姓氏的男性成员之间拥有相同的Y-STR单倍型，即曾祖父、祖父、父亲、儿子、伯或叔、堂兄或堂弟的Y-STR 基因分型都相同。利用Y-STR 数据库，通过计算机自动比对Y-STR数据对各家系进行排查，一旦比对成功，则可以认定犯罪嫌疑人所在的家系，从而确定侦查方向，缩小侦查范围，缩短侦查时间，不仅能节约侦查资源，还能大大提高命案积案攻坚的速度和效率。据报道，河南省公安机关从个案侦破入手，创新开展Y染色体数据库建设，在侦查破案中发挥了突出的作用。2016 年利用Y 库破获各类案件3681起，其中命案56起（命案积案27起）［4］。

（三）Y-STR排除干扰法

Y-STR 排除干扰法，是指利用Y 染色体为正常男性特有、女性没有的特征，对混有女性物质的现场生物检材，采用Y-STR 技术排除女性干扰，分离男性分型的方法。Y-STR排除干扰法适用于案发现场提取混合生物检材的命案积案。

例如，某市刘某某（女，63岁）在家中被人杀害，经现场勘查，认定这是一起由入室盗窃转化的杀人命案。案发现场提取了男女混合生物检材，常染色体STR 未检验出男性物质，但通过Y-STR 成功检验出一名男性的Y-STR分型。几年以后，某市李某某家中被盗，案发现场遗留一个摩托车头盔，从摩托车头盔系带上脱落细胞中检验出一名男性DNA。同时，技术人员对脱落细胞进行Y-STR 检验，发现这起入室盗窃案件犯罪嫌疑人的Y-STR 分型与刘某某被害一案中犯罪嫌疑人的Y-STR分型一致，两起案件成功并案，这起命案积案成功侦破。

该起命案积案成功侦破说明，在命案积案攻坚中应用Y-STR排除干扰法时，既要对案发现场提取的所有男女混合生物检材进行常染色体检测，也要对其进行Y-STR 检测。这是因为在男女混合生物检材检测中，Y-STR 的灵敏度比常染色体STR 具有明显的优势。

三、Y-STR在命案积案攻坚应用中面临的问题

在命案积案攻坚中，Y-STR 的作用和效果是十分明显的，常常能够起到十分关键的作用。但是，在命案积案攻坚中，Y-STR应用也面临着一些问题。

（一）Y-STR存在变异情形

在遗传过程中，受各种因素的影响，Y-STR也会产生突变现象。Y-STR 突变主要是指在DNA 复制过程中，DNA 聚合酶发生滑脱，从而导致重复序列中核心序列重复次数的改变。

在利用Y-STR 进行家系排查时，Y-STR 突变既可能发生在犯罪嫌疑人身上，也可能发生在DNA数据库或者Y-STR数据库内的其他被排查人员身上，也可能发生在划定的地域范围内。不论Y-STR 突变发生在哪个环节，都会导致Y-STR家系排查法应用出现偏差，不能准确锁定犯罪嫌疑人家系。因此，为了保证Y-STR 家系排查法的准确应用，排除突变干扰，必须在源头上加强生物检材采集的准确性与规范化，即应当在各家系依年龄最长者采用“五代采样法”原则进行采集。在亲缘关系鉴定时，应当首选那些已被科学验证突变率低，或者接近常染色体STR平均突变率的基因座，那些被科学验证突变率较高的基因座，不宜用于亲缘关系鉴定。

（二）Y-STR数据库建设滞后

目前，除少数省、省辖市公安机关，如河南省公安厅、郑州市公安局等，在侦查杀人、强奸等刑事案件过程中，结合刑事案件的具体情况，以及当地地理环境条件、人口居住状况等，逐步建立和完善了自己的Y-STR数据库外，全国绝大多数省、自治区、直辖市，以及省辖市公安机关并没有建立真正的Y-STR 数据库，更没有建立起全国统一的Y-STR 数据库。Y-STR数据库的建设数量与完善程度直接影响，甚至直接决定着Y-STR家系排查法的应用范围及效果。因此，Y-STR数据库建设滞后的问题，已经严重影响和制约了Y-STR 家系排查法在我国命案积案攻坚中的应用，特别是在交通发达、人口流动迅速的大中城市中的命案积案攻坚中的应用。

因此，基于命案积案攻坚的需要，随着科技的不断发展，建立和完善省级和全国统一的Y-STR数据库势在必行，且非常必要。在建设全国性Y-STR数据库时，应当由公安部牵头，统筹规划，打破地域界限，全国一盘棋，强化顶层设计。应当根据刑事侦查，特别是命案等严重暴力犯罪案件侦查的需要，在总结部分省级、市级公安机关Y-STR 数据库建设成功经验的基础上，高标准建设，使建成以后的Y-STR 数据库能够实现互联互通、数据共享，逐步覆盖全国不同地区的主要家系，以便充分、高效地发挥Y-STR家系排查法在及时、准确侦破命案积案或者其他严重暴力犯罪案件方面的作用。

（三）Y-STR检验系统识别率相对较低

目前，一些生物试剂公司已经开发出18位点甚至32位点的Y-STR试剂盒，如北京基点公司的27Y试剂盒，无锡中德美联公司的DATA 2424试剂盒和Y24PLUS试剂盒等。

就命案积案攻坚而言，这些Y-STR 试剂盒基本上能够满足需要。但是，这些试剂盒是出于商业化目的开发的，很多位点是按照欧洲人群统计选择的基因座位点，其中不少基因座的多态性在中国人群中比较低，基因座数量又比较少，导致系统整体个体识别率低，应用时效率不高。特别是随着比对样本基数的剧增和Y-STR数据库的不断完善，现有的Y-STR 检验系统对作为家系排查的主要比对指标Y-STR 的识别率不高。这种缺陷的存在，严重影响了Y-STR数据库的比对效能。因此，我国有关部门应当加大对我国不同地区人群Y-STR 位点基因频率的调查，收集生物检材与相关数据，通过研究找出适合中国人群的、个人标识能力强的Y-STR新基因座，开发出适合中国人群的Y-STR 检验试剂盒，以便提高Y-STR检验系统的识别率。