法化学：犯罪捜査ラボを支える科学

1984年9月10日、月曜日の朝9時5分、アレック・ジェフリーズという遺伝学者は、レスター大学の自身の研究室で、現像したばかりのX線フィルムを一枚、洗浄槽から引き上げた。彼が見つめていたのはオートラジオグラフ、すなわちゲル上に広げたヒトDNAの断片に放射性プローブがどこで結合したかを記録した写真だった。そこにあったのは、にじんだはしご状の帯模様で、ゲルに載せた一人ひとりでその模様が異なっていた。それだけではない。子どもが持つ帯は、その子の母親と父親の帯までたどることができたのだ。一枚のフィルムを数分見つめるうちに、ジェフリーズは自分が本当に新しいものを目にしていることに気づいた。それは、個人ごとに固有でありながら、読み取れる形で遺伝してゆく化学的な署名だった。彼はこの技術をDNAフィンガープリント法と名づけ、それから4年も経たないうちに、遺伝子の一致によって得られた史上初の刑事有罪判決を確定させ、初めて冤罪の容疑者を解放し、一つの学問分野そのものを作り変えることになる。

その学問分野こそ法化学、すなわち分析化学を法の問いに応用する分野である。それはDNAの時代より一世紀半も古く、ある厳しい考えの上に成り立っている。それは、物的証拠を適切に分析すれば、どんな証人よりも信頼できる形で語りうる、という考えだ。本稿では、この分野がどのように機能し、どのように成長してきたかを、金属ヒ素で覆われたガラス管から、誤合致の確率が百京分の一を上回る遺伝子プロファイルまでたどっていく。

刑事司法を変えたレスターのある朝

レスターでのこの発見は、好奇心の対象から法廷へと急速に移っていった。1985年までに、ジェフリーズはDNAフィンガープリント法を初の実用例である親子鑑定と移民の係争に適用し、この技術はある少年とその家族との生物学的なつながりを証明した。初めての刑事への応用は1986年から1987年にかけてレスターシャーで続き、それは考えうる限り最悪の状況のもとでやってきた。隣り合う二つの村で、二人の十代の少女が殺害されていたのだ。リンダ・マンは1983年にナーバラで殺され、ドーン・アシュワースは1986年にエンダービーで殺され、両事件には同一犯の痕跡があった。

地元の男リチャード・バックランドがアシュワース殺害を自白し、捜査はそこで終わっていたかもしれない。だが警察はジェフリーズに、その自白を生物学的証拠と照らし合わせて確認するよう依頼した。彼のDNA分析は、自白とは逆の結果を示した。それは、一人の男が両方の犯行を行ったが、その男はバックランドではないことを示したのだ。バックランドは1986年に容疑を晴らされた。DNA証拠が有罪判決の前に容疑者の無実を証明したのは、これが初めてのことであり、そこには居心地の悪い教訓があった。自白は誤りうるが、化学は誤らなかった、ということだ。真犯人を見つけるため、捜査陣は大規模な集団検査に乗り出し、地元の村々のおよそ5,000人の男性から血液と唾液を集めた。その検査だけでは彼を捕らえられなかった。コリン・ピッチフォークという男が、同僚を説得して自分の代わりに検体を提供させていたからである。その欺きが明るみに出て初めて、ピッチフォークは検査を受け、一致が確認され、起訴された。彼は1988年1月に罪を認めた。この事件は二つの初めてを同時に生み出した。DNA証拠によって確定した史上初の刑事有罪判決と、それによる初めての判決前の無実証明である。

細胞の中にある化学的署名を読む

ジェフリーズが用いた当初の技術は手間がかかり、長く連なる反復DNAと放射性プローブに依存していた。現代の法医学的DNA分析はより速く、より高感度で、ほぼ完全に自動化されているが、論理は同じである。分析者はまず、血液、唾液、精液、あるいはわずかな皮膚細胞かもしれない生物学的検体から出発し、そこからDNAを抽出する。犯罪現場の痕跡には消えてしまいそうなほどわずかな物質しか含まれていないことがあるため、次の段階は増幅である。ポリメラーゼ連鎖反応、すなわちPCRが、特定の標的領域を測定に十分な量になるまで何百万倍にも複製する。

その標的領域こそが鍵だ。ヒトゲノムには、短鎖縦列反復(STR)と呼ばれる短い反復配列が散在している。そこでは、短いDNAの繰り返し単位が、可変の回数だけ頭から尾へと連なっている。任意の場所での反復回数は人によって大きく異なり、その違いこそがプロファイルを特徴づける。法医学の検査室は、これらの場所、すなわち座位の固定された標準化された組を増幅し、異なる検査室どうしの結果を比較できるようにしている。増幅の後、断片はキャピラリー電気泳動によって大きさごとに分けられる。これは電場のもとで細い管の中をDNA片に通過させ、短い断片ほど速く進み、長い断片ほど遅れるようにする手法だ。出力はプロファイル、すなわち各座位にいくつの反復が並んでいるかを記述した数値の組であり、そのプロファイルが容疑者の検体やデータベースと照合される。アメリカ合衆国では、CODISシステムが20のSTR座位からなる中核パネルを用いている。これらの座位は統計的に独立になるよう選ばれているため、無関係な二人がたまたま完全なプロファイルを共有する確率は百京分の一、すなわちゼロが18個並ぶ数を上回る。

たった一つの検査が毒殺者を絞首台へ送った時

DNAよりずっと前、法化学における中心的な問題は毒物であり、その中心となる毒物はヒ素だった。それは安価で、殺鼠剤として広く手に入り、食品に混ぜても無味で、しかもコレラのような自然な病とよく似た症状を生んだ。歴史の大半を通じて、ヒ素による殺人の疑いはほとんど立証できなかった。利用できる検査が信頼できず、法廷で容易に退けられたからである。それが変わったのは1836年、イギリスの化学者ジェームズ・マーシュが、陪審を納得させるだけの感度を持つ手法を発表した時だった。

マーシュ試験は還元によって働く。ヒ素を含むと疑われる検体を亜鉛と酸で処理すると、存在するヒ素はアルシンという気体に変わる。その気体を熱したガラス管に通すと、分解して金属ヒ素の光沢のある黒い膜をガラス上に析出させる。これがいわゆるヒ素の鏡である。析出した量は標準と比較でき、結果は目に見えると同時に定量できるものとなった。マーシュ試験は、法化学者が推定試験と呼ぶより広い手法の一群に属する。これは、ある物質が存在することを決定的に証明することなく強く示唆する、迅速で安価な手順を意味する。もう一つの有名な例は、血液に対するカステル・マイヤー試験で、エーリッヒ・カステルとエーリッヒ・マイヤーが1903年に開発した。これはヘモグロビンの化学に依存している。ヘモグロビンの鉄を含むヘム基はペルオキシダーゼという酵素のように振る舞い、過酸化水素の存在下で、無色のフェノールフタレイン試薬を鮮やかなピンク色に変える。陽性の結果は、捜査官に結論を下すのではなく、さらなる検査を行うよう告げる。この、手がかりと証明の区別こそが、この分野全体を貫いている。

混合物を分け、そのすべての成分に名を付ける

推定的な発色は血液や毒物の存在の可能性を示すことはできるが、どの化合物が存在し、どれだけあるのかを確認するには、より強力な装置が必要となる。現代の犯罪捜査ラボの主力は、通常GC-MSと略されるガスクロマトグラフィー質量分析法であり、二つの相補的な技術を一つの分析にまとめている。

前半のガスクロマトグラフィーは、分離の問題を解決する。実際の証拠が純粋な物質であることはほとんどない。たとえば放火現場の残骸の検体は、燃えた物質と、そこに注がれたかもしれない促進剤とが入り混じった混沌とした混合物だ。ガスクロマトグラフィーは混合物を気化させ、内側を化学的な膜で覆った非常に長く細いキャピラリーカラムの中を、不活性ガスの流れに乗せて運ぶ。化合物ごとにその被膜への付着の度合いが異なるため、各成分はカラムの中を異なる速さで進み、一つずつきれいに分けられて出てくる。後半の質量分析法は、同定の問題を解決する。分離された各化合物がカラムから出てくると、それはイオン化され、荷電した断片へと壊される。装置はそれらの断片の質量電荷比を測定する。どの分子も特有で再現性のある仕方で砕け、分子の指紋として機能する断片化パターンを生み出し、それを参照ライブラリと照合できる。この二つの段階を合わせることで、分析者は一つの雑然とした検体を取り上げ、化合物ごとに分け、それぞれに名を付けられる。だからこそGC-MSは、乱用薬物、放火の促進剤、そして毒物学の毒物に対する標準的な確認技術なのである。

決して語らないが、つねに証言する証拠

DNAと純然たる化学は、検査室の仕事の一部にすぎない。法科学の多くは、犯人が残さずにはいられなかった物的痕跡を読むことから成り立っている。銃が発射されると、銃身に切られたらせん状の溝、すなわちライフリングが、弾丸の柔らかい金属に細い平行の引っかき傷、つまり条痕を刻む。それらの条痕は事実上一つの銃身に固有であり、それらを顕微鏡の下で並べて比較する手法は、カルヴィン・ゴダードによって体系化された。彼は法医弾道学局を設立し、1925年に弾丸比較顕微鏡法を洗練させた。疑わしい文書の鑑定は、同様の理屈を紙とインクに適用し、争いのある署名、小切手、あるいはメモの化学を分析して、それが真正か、改ざんされたものか、偽造かを判定する。

とりわけ見事な例が発射残渣である。銃器の雷管が発火すると、雷管の化学組成を反映した微細な粒子を吹き出す。古典的にはそれは鉛、アンチモン、バリウムが融合した組み合わせである。それらを見つける現代の方法が、SEM-EDXと略されるエネルギー分散型X線分光法を備えた走査型電子顕微鏡だ。電子顕微鏡は肉眼ではとうてい見えないほど小さな粒子を見つけ出し、その特徴的な丸く溶けた形を明らかにする。一方でX線検出器は、各粒子の内部の元素を読み取り、それらを通常の塵ではなく残渣だと示す鉛・アンチモン・バリウムの署名を確認する。つまり、証拠の形が異なれば、異なる分析対象に合わせた異なる装置が必要となる。DNAの配列変異にはキャピラリー電気泳動、揮発性有機化合物にはGC-MS、微量金属には誘導結合プラズマ質量分析法、そして粒子には元素マッピングを伴う顕微鏡法である。それぞれの技術には、その標的、その装置、そしてその検出限界がある。

ヒ素からゲノムまで百五十年

個々の手法から一歩離れて眺めると、長い弧が見えてくる。法化学はおよそ一世紀半にわたって広がっている。1836年のマーシュのヒ素試験から、1903年のカステル・マイヤー血液試験、1925年のゴダードの弾丸比較顕微鏡法、1932年のFBI犯罪研究所の設立を経て、1984年のジェフリーズのDNAフィンガープリント法、1988年のピッチフォーク有罪判決、そして2000年代を通じたCODISのSTRパネルの標準化へと至る。それぞれの一歩は、新しい道具だけでなく、より高い確実性の基準を加えてきた。

その確実性の高まりは両刃の剣であり、この分野は自らの誤りやすさと向き合わざるをえなかった。1992年、弁護士のバリー・シェックとピーター・ニューフェルドがカードーゾ法科大学院にイノセンス・プロジェクトを設立し、まさに同じDNAの化学を使って過去の有罪判決を再検討した。この組織はその後、判決後のDNA検査を用いて、アメリカ合衆国で250人を超える冤罪の人々の無実を証明してきた。それから数年後の1995年、ロサンゼルスでのO・J・シンプソンの裁判は、DNA証拠をアメリカの世間の意識の中心へと押し上げた。弁護側はDNA型判定の化学そのものを攻撃しなかった。代わりに、その証拠がどのように収集され、保管され、扱われたかを攻撃したのである。それは、この分野が繰り返し学ばねばならなかった教訓を浮き彫りにした。化学は健全でありうるが、結果はそれを取り巻く人間の取り扱いの連鎖、すなわち犯罪現場から法廷までの連鎖と同じだけしか信頼できない、ということだ。

要点

法化学は分析化学を法の問いに応用する分野であり、その歴史はおよそ150年に及ぶ。それは、還元したヒ素の金属の鏡を析出させて毒殺者を有罪にした1836年のジェームズ・マーシュのヒ素試験から、1984年9月10日にレスター大学でアレック・ジェフリーズが行ったDNAフィンガープリント法の発見、そして現代の20座位からなるCODISプロファイルへと続く。このプロファイルの偶然の合致確率が百京分の一を上回るのは、PCRで増幅しキャピラリー電気泳動で分けた標準化された短鎖縦列反復の座位における可変の反復を数え上げているからだ。1986年から1988年のピッチフォーク事件は、DNAによる初の刑事有罪判決と初の判決前の無実証明の両方を生み出し、この組み合わせは、有罪を立証する力と無実を晴らす力という、この分野の二重の力を捉えている。この分野は、血液に対するカステル・マイヤーのフェノールフタレイン試験のような迅速な推定試験と、確認のための装置とを区別する。確認装置の筆頭がGC-MSであり、ガスクロマトグラフィーで混合物を分離した後、各成分をその質量スペクトルの指紋によって同定する。一方で、SEM-EDXのような特殊な手法は、発射残渣の鉛・アンチモン・バリウムの粒子を読み取る。そのすべてを貫いて、O・J・シンプソンの裁判と、1992年に設立され250人を超える無実証明を担ってきたイノセンス・プロジェクトによって補強された一つの原則がある。それは、分析の強さは化学だけでなく、証拠とそれを扱う人々の誠実さにも左右される、ということだ。