Química forense: a ciência por trás do laboratório criminal

Às 9h05 da manhã de segunda-feira, 10 de setembro de 1984, um geneticista chamado Alec Jeffreys retirou uma folha de filme de raio-X recém-revelada de uma cuba de lavagem em seu laboratório na Universidade de Leicester. Ele observava um autorradiograma, um registro fotográfico de onde sondas radioativas haviam se ligado a fragmentos de DNA humano espalhados por um gel. O que ele viu foi um padrão borrado de bandas, parecido com uma escada, e esse padrão era diferente para cada pessoa no gel. Mais do que isso, as bandas que uma criança carregava podiam ser rastreadas até as bandas da mãe e do pai daquela criança. Em alguns minutos olhando para um pedaço de filme, Jeffreys percebeu que estava diante de algo genuinamente novo: uma assinatura química única para cada indivíduo e, ao mesmo tempo, herdada de forma legível. Ele batizou a técnica de impressão digital de DNA, e em quatro anos ela garantiria a primeira condenação criminal da história obtida a partir de uma coincidência genética, libertaria o primeiro suspeito acusado injustamente e reformularia uma disciplina científica inteira.

Essa disciplina é a química forense, a aplicação da química analítica a questões jurídicas. Ela é mais antiga que a era do DNA por um século e meio e se constrói sobre uma ideia exigente: a de que evidências físicas, analisadas de forma adequada, podem falar com mais confiabilidade do que qualquer testemunha. Este artigo percorre como ela funciona e como cresceu, de um tubo de vidro revestido de arsênio metálico a um perfil genético cuja probabilidade de coincidência falsa é melhor que uma em um quintilhão.

Uma manhã em Leicester que mudou a justiça criminal

A descoberta em Leicester passou rapidamente da curiosidade ao tribunal. Em 1985, Jeffreys já havia aplicado a impressão digital de DNA a seu primeiro caso prático, uma disputa de paternidade e imigração, em que a técnica comprovou a relação biológica de um menino com sua família. Sua primeira aplicação criminal veio em seguida, em Leicestershire, entre 1986 e 1987, e chegou nas piores circunstâncias possíveis. Duas adolescentes haviam sido assassinadas em vilarejos vizinhos. Lynda Mann foi morta em Narborough em 1983, e Dawn Ashworth em Enderby em 1986, e os casos traziam as marcas de um único agressor.

Um homem da região, Richard Buckland, confessou o assassinato de Ashworth, e a investigação poderia ter terminado ali, não fosse o fato de a polícia ter pedido a Jeffreys que confirmasse a confissão contra as evidências biológicas. Sua análise de DNA fez o oposto. Ela mostrou que um único homem havia cometido os dois crimes, mas esse homem não era Buckland, que foi inocentado em 1986. Foi a primeira vez que uma evidência de DNA inocentou um suspeito antes da condenação, e ela trouxe uma lição incômoda: uma confissão pode estar errada, mas a química não estava. Para encontrar o verdadeiro assassino, os investigadores lançaram uma triagem em massa, coletando sangue e saliva de cerca de 5.000 homens nos vilarejos da região. A triagem sozinha não o pegou, porque um homem chamado Colin Pitchfork convenceu um colega a dar uma amostra em seu lugar. Só quando essa fraude veio à tona é que Pitchfork foi testado, identificado e acusado. Ele se declarou culpado em janeiro de 1988. O caso produziu dois marcos de uma vez: a primeira condenação criminal garantida por evidência de DNA e a primeira inocentação anterior à condenação obtida por ela.

Lendo a assinatura química dentro de uma célula

A técnica original usada por Jeffreys era trabalhosa, dependendo de longos trechos de DNA repetitivo e de sondas radioativas. A análise forense moderna de DNA é mais rápida, mais sensível e quase totalmente automatizada, mas a lógica é a mesma. Um analista começa com uma amostra biológica, que pode ser sangue, saliva, sêmen ou algumas células de pele, e extrai dela o DNA. Como um vestígio de cena de crime pode conter apenas uma quantidade ínfima de material, o passo seguinte é a amplificação: a reação em cadeia da polimerase, ou PCR, copia regiões-alvo específicas milhões de vezes, até haver o suficiente para medir.

Essas regiões-alvo são a chave. Espalhadas pelo genoma humano há sequências curtas e repetidas chamadas repetições curtas em tandem (STRs), em que um breve motivo de DNA se repete em sequência um número variável de vezes. O número de repetições em qualquer local determinado difere amplamente de pessoa para pessoa, e é essa variação que torna um perfil distintivo. Os laboratórios forenses amplificam um conjunto fixo e padronizado desses locais, chamados de loci, para que resultados de diferentes laboratórios possam ser comparados. Após a amplificação, os fragmentos são separados por tamanho usando eletroforese capilar, que puxa os pedaços de DNA por um tubo fino sob um campo elétrico, de modo que fragmentos mais curtos viajam mais rápido e os mais longos ficam para trás. O resultado é um perfil, um conjunto de números que descreve quantas repetições há em cada locus, e esse perfil é comparado com a amostra de um suspeito ou com um banco de dados. Nos Estados Unidos, o sistema CODIS usa um painel central de vinte loci de STR. Como os loci são escolhidos para serem estatisticamente independentes, a chance de duas pessoas não aparentadas compartilharem um perfil completo por acaso é melhor que uma em um quintilhão, um número com dezoito zeros.

Quando um único teste bastava para enforcar um envenenador

Muito antes do DNA, o problema central da química forense era o veneno, e o veneno central era o arsênio. Era barato, amplamente disponível como raticida, insípido na comida e produzia sintomas que imitavam doenças naturais como a cólera. Durante boa parte da história, um suspeito assassinato por arsênio era quase impossível de provar, porque os testes disponíveis eram pouco confiáveis e facilmente descartados em tribunal. Isso mudou em 1836, quando o químico britânico James Marsh publicou um método sensível o suficiente para convencer um júri.

O teste de Marsh funciona por redução. Uma amostra suspeita de conter arsênio é tratada com zinco e ácido, e qualquer arsênio presente é convertido em um gás chamado arsina. Quando esse gás é conduzido por um tubo de vidro aquecido, ele se decompõe e deposita uma película preta e brilhante de arsênio metálico no vidro, o chamado espelho de arsênio. A quantidade depositada podia ser comparada com padrões, tornando o resultado ao mesmo tempo visível e quantificável. O teste de Marsh pertence a uma família mais ampla de métodos que os químicos forenses chamam de testes presuntivos, ou seja, procedimentos rápidos e baratos que sugerem fortemente a presença de uma substância sem prová-la de forma conclusiva. Outro exemplo famoso é o teste de Kastle-Meyer para sangue, desenvolvido por Erich Kastle e Erich Meyer em 1903. Ele se baseia na química da hemoglobina, cujo grupo heme, portador de ferro, imita uma enzima chamada peroxidase; na presença de peróxido de hidrogênio, ela faz um reagente incolor de fenolftaleína ficar rosa intenso. Um resultado positivo diz ao investigador que ele deve fazer testes adicionais, não que deve tirar uma conclusão, e essa distinção entre um indício e uma prova atravessa todo o campo.

Separar uma mistura e depois nomear cada parte dela

Uma mudança presuntiva de cor pode sinalizar a possível presença de sangue ou de um veneno, mas confirmar qual composto está presente, e em que quantidade, exige um instrumento mais poderoso. O cavalo de batalha do laboratório criminal moderno é a cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas, geralmente abreviada como GC-MS, que combina duas técnicas complementares em uma única análise.

A primeira metade, a cromatografia gasosa, resolve o problema da separação. Evidências reais quase nunca são substâncias puras; uma amostra de detritos de incêndio criminoso, por exemplo, é uma mistura caótica de material queimado e de qualquer acelerante que possa ter sido derramado sobre ele. A cromatografia gasosa vaporiza a mistura e a transporta em uma corrente de gás inerte por uma coluna capilar muito longa e fina, revestida por dentro com uma película química. Diferentes compostos aderem a esse revestimento em graus distintos, de modo que viajam pela coluna em velocidades diferentes e emergem um de cada vez, ordenadamente separados. A segunda metade, a espectrometria de massas, resolve o problema da identificação. À medida que cada composto separado sai da coluna, ele é ionizado e quebrado em fragmentos carregados, e o instrumento mede a relação massa-carga desses fragmentos. Toda molécula se fragmenta de uma maneira característica e reprodutível, produzindo um padrão de fragmentação que funciona como uma impressão digital molecular e pode ser comparado com bibliotecas de referência. Juntas, as duas etapas permitem que um analista pegue uma única amostra confusa, a desmonte composto por composto e nomeie cada um deles, e é por isso que a GC-MS é a técnica confirmatória padrão para drogas de abuso, para acelerantes de incêndio e para os venenos da toxicologia.

A evidência que nunca fala, mas sempre testemunha

O DNA e a química pura são apenas parte do trabalho do laboratório. Boa parte da ciência forense consiste em ler vestígios físicos que o autor do crime não conseguiu evitar deixar para trás. Quando um projétil é disparado, os sulcos espirais usinados no cano de uma arma, chamados de raiamento, raspam finos arranhões paralelos, ou estrias, no metal macio do projétil. Essas estrias são, na prática, únicas para um cano específico, e a prática de compará-las lado a lado sob um microscópio foi sistematizada por Calvin Goddard, que estabeleceu um Bureau de Balística Forense e aperfeiçoou a microscopia de comparação de projéteis em 1925. O exame de documentos questionados aplica raciocínio semelhante ao papel e à tinta, analisando a química de uma assinatura, cheque ou bilhete em disputa para determinar se ele é genuíno, alterado ou falsificado.

Um exemplo particularmente elegante é o resíduo de disparo. Quando o iniciador de uma arma de fogo se acende, ele dispara partículas microscópicas cuja composição reflete a química do iniciador, classicamente uma combinação fundida de chumbo, antimônio e bário. A forma moderna de encontrá-las é a microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia de raios X por dispersão de energia, abreviada como SEM-EDX. O microscópio eletrônico localiza partículas pequenas demais para serem vistas a olho nu e revela seu formato característico, arredondado e derretido, enquanto o detector de raios X lê os elementos dentro de cada uma, confirmando a assinatura de chumbo-antimônio-bário que as marca como resíduo, e não como poeira comum. Diferentes tipos de evidência, portanto, exigem diferentes instrumentos, ajustados a diferentes analitos: eletroforese capilar para a variação de sequência do DNA, GC-MS para compostos orgânicos voláteis, espectrometria de massas com plasma acoplado indutivamente para metais-traço, e microscopia com imagem elementar para partículas. Cada técnica tem seu alvo, sua máquina e seu limite de detecção.

Cento e cinquenta anos do arsênio ao genoma

Afastando-se dos métodos individuais, surge um longo arco. A química forense se estende por cerca de um século e meio, do teste de arsênio de Marsh em 1836, passando pelo teste de sangue de Kastle-Meyer em 1903, pela microscopia de comparação de projéteis de Goddard em 1925 e pela fundação do Laboratório Criminal do FBI em 1932, até a impressão digital de DNA de Jeffreys em 1984, a condenação de Pitchfork em 1988 e a padronização do painel de STR do CODIS ao longo dos anos 2000. Cada passo acrescentou não apenas uma nova ferramenta, mas um padrão mais alto de certeza.

O crescimento dessa certeza tem dois gumes, e o campo teve de enfrentar sua própria falibilidade. Em 1992, os advogados Barry Scheck e Peter Neufeld fundaram o Innocence Project na Cardozo School of Law, usando exatamente a mesma química do DNA para reexaminar condenações antigas; desde então, a organização usou testes de DNA posteriores à condenação para inocentar mais de 250 pessoas condenadas injustamente nos Estados Unidos. Poucos anos depois, o julgamento de O. J. Simpson em Los Angeles, em 1995, trouxe a evidência de DNA para o centro da consciência pública americana, e a defesa não atacou a química da tipagem de DNA em si. Em vez disso, atacou a forma como a evidência havia sido coletada, armazenada e manuseada, o que sublinhou uma lição que a disciplina teve de aprender repetidamente. A química pode ser sólida, mas um resultado é tão confiável quanto a cadeia de manuseio humano que o cerca, da cena do crime ao tribunal.

Principais conclusões

A química forense é a aplicação da química analítica a questões jurídicas, e sua história percorre cerca de 150 anos, do teste de arsênio de James Marsh em 1836, que depositava um espelho metálico de arsênio reduzido para condenar envenenadores, até a descoberta da impressão digital de DNA por Alec Jeffreys na Universidade de Leicester em 10 de setembro de 1984 e o moderno perfil CODIS de vinte loci, cuja probabilidade de coincidência aleatória é melhor que uma em um quintilhão, porque conta as repetições variáveis em loci padronizados de repetições curtas em tandem, amplificados por PCR e separados por eletroforese capilar. O caso Pitchfork, de 1986 a 1988, produziu tanto a primeira condenação criminal quanto a primeira inocentação anterior à condenação por DNA, um par que captura o duplo poder do campo de condenar e de inocentar. A disciplina distingue os testes presuntivos rápidos, como o teste de fenolftaleína de Kastle-Meyer para sangue, dos instrumentos confirmatórios, acima de tudo a GC-MS, que separa uma mistura por cromatografia gasosa e depois identifica cada componente por sua impressão digital espectral de massas, enquanto métodos especializados como o SEM-EDX leem as partículas de chumbo-antimônio-bário do resíduo de disparo. Atravessando tudo isso há um princípio, reforçado pelo julgamento de O. J. Simpson e pelo Innocence Project, fundado em 1992 e responsável por mais de 250 inocentações: a força de uma análise depende não apenas da química, mas da integridade da evidência e das pessoas que a manuseiam.