כמה מדויקים יכולים מדענים לשחזר את פניו של אדם מ- DNA?

בכל מקום שאנחנו הולכים אנו משאירים אחרינו פיסות DNA.

אנו יכולים כבר להשתמש ב- DNA הזה כדי לחזות כמה תכונות, כגון צבע עיניים, עור וצבע שיער. בקרוב יתכן שניתן לשחזר במדויק את כל פנייך מהעקבות הללו.

זהו העולם של "פנוטיפ DNA" - שחזור של תכונות פיזיות מנתונים גנטיים. מחקרי מחקר וחברות כמו 23andMe חולקים לפעמים נתונים גנטיים ש"אנמונים "על ידי הסרת שמות. אך האם אנו יכולים להבטיח את פרטיותו אם נוכל לחזות את פניו של בעליו?

הנה היכן נמצא המדע כעת ולאן הוא יכול ללכת בעתיד.

חיזוי צבע שיער, עיניים ועור

פנוטיפ ה- DNA הוא תחום פעיל במחקר של אנשי אקדמיה מזה מספר שנים. חוקרי הביולוגיה המשפטית מנפרד קייזר וסוזן וולש, בין השאר, היו חלוצים בכמה שיטות פנוטיפ ה- DNA לזיהוי פלילי.

בשנת 2010 הם פיתחו את מערכת IrisPlex, המשתמשת בשישה סמני DNA כדי לקבוע אם למישהו יש עיניים כחולות או חומות. בשנת 2012 נכללו סמנים נוספים לחיזוי צבע השיער. בשנה שעברה הוסיפה הקבוצה צבע עור. בדיקות אלו הועמדו לרשותם באמצעות אתר אינטרנט וכל מי שיש לו גישה לנתונים הגנטיים שלו יכול לנסות זאת.

תחזיות תכונה משמשות לטיפול במספר שאלות. לאחרונה, למשל, הם נהגו להציע כי "איש הצ'דר" (השלד האנושי השלם ביותר בבריטניה) עשוי להיות בעל עור כהה או כהה עד שחור ועיניים כחולות / ירוקות. המודלים החזוייים בנויים ברובם על אוכלוסיות אירופיות מודרניות, ולכן יתכן שיידרש זהירות בעת החלת הבדיקות על אוכלוסיות אחרות (במיוחד קדומות).

התמונה המלאה

מחקרים שנערכו על פנוטיפ של DNA התקדמו במהירות בשנה האחרונה עם יישום גישות למידת מכונות, אך עדיין הוויכוח החם על מידת היכולות הנוכחיות שלנו.

בשנה שעברה ערכו חוקרים מחברת האדם Longevity של הגנטיקאי קרייג ונטר, מדידות מפורטות של התכונות הפיזיות של כאלף איש. גנום שלם (הקוד הגנטי המלא שלנו) הותווה רצף והנתונים שולבו ליצירת דגמים המנבאים מבנה פנים תלת-ממדי, קול, גיל ביולוגי, גובה, משקל, אינדקס מסת גוף, צבע עיניים וצבע עור.

המחקר זכה להתנגשות חזקה ממספר מדענים בולטים, ביניהם יניב ארליך, המכונה "האקר הגנום". נראה כי המחקר מנבא פרצופים ממוצעים המבוססים על מין ואבני אבות, ולא על פרצופים ספציפיים של אנשים. כמו כן נמתחה ביקורת על השיטה לשפוט את התחזיות לגבי קבוצות מעורבות אתניות קטנות.

אפילו עם תחזיות פנים מדויקות, ארליך ציין כי לצורך גישה זו לזהות מישהו בעולם האמיתי:

יריב ... יצטרך ליצור מסד נתונים בקנה מידה אוכלוסין הכולל גובה, מורפולוגיה של פנים, חתימות קוליות דיגיטליות ונתונים דמוגרפיים של כל אדם שהם רוצים לזהות.

מכיוון שללא בסיס נתונים ביומטרי מפורט לא תוכלו להגיע מהתחזיות הפיזיות לשם.

בסיס נתונים שיתאים?

מסתבר שהממשל האוסטרלי נמצא בתהליך בניית בסיס נתונים כזה. "היכולת" היא מערכת ביומטרית וזיהוי פנים המוצעת אשר תתאים לצילומי טלוויזיה במעגל סגור למידע מדרכונים ורישיונות נהיגה. בתחילה חויב כאמצעי נגד טרור, ישנם כבר דיווחים שניתן לספק שירות תמורת תשלום לתאגידים.

במקביל, משרד המסים האוסטרלי בדיוק יזם שירות זיהוי קולי. קל לדמיין כיצד ניתן לשלב מערכת מסוג זה עם "היכולת".

וזה לא רק אוסטרליה שמבססת את היכולת להפוך למדינת מעקב ביומטרית ומכירה פנים. הודו פורסת את מערכת Aadhar, וסין מובילה את העולם בזיהוי פנים.

ממשלת אוסטרליה בונה מערכת זיהוי פנים בשם "יכולת" שתתאים את צילומי טלוויזיה במעגל סגור למידע מדרכונים ורישיונות נהיגה. (ממשלת קווינסלנד)

ספלי DNA

נכון לעכשיו, רוב הטכניקות לתבנית די.אנ.איי משפטיות מסתמכות על סמנים "אנונימיים" המתאימים זהות למאגר נתונים, אך לא חושפים מעט יותר על חשוד. עם ההתקדמות בטכנולוגיה הגנומית, גנטיקה משפטית עוברת לעבר בדיקות שיכולות לספר לנו הרבה יותר על מישהו.

ישנן מספר חברות המציעות שירותי פנוטיפ של DNA בתשלום. חברה אחת, Parabon NanoLabs, טוענת שהיא מסוגלת לחזות במדויק את המראה הפיזי של אדם לא ידוע מ- DNA. כוחות המשטרה כבר משתמשים בשירותיהם, כולל משטרת קווינסלנד במקרה האחרון של אנס סדרתי בחוף הזהב.

מערכת Parabon מבוססת גם על מודל חזוי. זה פותח על ידי יישום כלי למידת מכונות על בסיס הנתונים הגנטי / תכונות שלהם. החברה צופה צבע עור, צבע עיניים, צבע שיער, נמשים, אבות וצורת פנים מדגימת DNA. תחזיות אלה, הביטחון סביבם ושחזור שנעשה על ידי אמן משפטי משמשים ליצירת פרופיל "תמונת מצב".

קיימת ספקנות ביחס ליכולותיו של פרבון. קשה להעריך את המערכת של פרבון מכיוון שקוד המחשב אינו פתוח והמתודולוגיה לא פורסמה בבחינת ביקורת עמיתים.

כמו בכל סוג של עדויות DNA, ישנו סיכון להפלות של צדק, במיוחד אם משתמשים בראיות מבודדות. התועלת של פנוטיפ ה- DNA בנקודה זו עשויה להיות יותר בכוח ההדרה שלה מאשר בכוח החיזוי שלה. פרבון אכן מצהיר כי תחזיות תמונת מצב מיועדות לשמש בשילוב עם מידע חקירה אחר כדי לצמצם את רשימת החשודים האפשריים.

איפה כל זה ייגמר?

עלינו להסתכל רק על תאומים זהים כדי לראות כמה מהפנים שלנו נמצא ב- DNA שלנו. השאלה היא כמה מהקשרים בין ה- DNA לתכונות הפיזיות שלנו נוכל לפתוח בעתיד, וכמה זמן ייקח לנו להגיע לשם?

חלק מהתכונות קלות יחסית לחיזוי. לדוגמא, ניתן להסיק צבע עיניים ממגוון גרסאות גנטיות יחסית. תכונות אחרות יהיו מסובכות יותר מכיוון שהן "פוליגניות", כלומר גרסאות גנים רבות פועלות יחד כדי לייצר את התכונה.

מחקר שנערך לאחרונה על גנטיקה של צבעי שיער, למשל, בדק 300, 000 אנשים עם מוצא אירופי. הם מצאו 110 סמנים גנטיים חדשים המקושרים לצבע שיער, אך התחזית של כמה צבעים (שחור או אדום) אמינה יותר מאחרים (בלונדינית וחומה).

מדע שחזור הפנים ל- DNA מתקדם במהירות. (מורכב מ- Parabon ו- PNAS)

האופן בו ה- DNA מקודד את התכונות הגופניות שלנו עשוי להיות שונה אצל אנשים מקבוצות אבות שונות. נכון לעכשיו, היכולת שלנו לחזות אירופאים מודרניים תהיה טובה יותר מקבוצות אחרות - מכיוון שמאגרי המידע הגנטיים שלנו נשלטים על ידי נושאים עם מוצא אירופי.

ככל שאנו משתמשים בגישות למידת מכונה מתוחכמות יותר ויותר במאגרי מידע גדולים יותר (וייצוגיים יותר מבחינה אתנית), יכולתנו לחזות הופעה מ- DNA עשויה להשתפר באופן דרמטי.

שירותי Parabon מגיעים עם הצהרה כי אין להשתמש בשחזורים במערכות לזיהוי פנים. שילוב טכנולוגיות אלה אינו בלתי אפשרי בעתיד, עם זאת, ומעלה שאלות לגבי זחילת היקף.

מה המשמעות של זה לפרטיות הגנטית?

למרות המחלוקת סביב מה שאפשר לעשות עכשיו, מדע הפנוטיפ של ה- DNA רק ישתפר.

מה שמראה לנו התחום המתפתח במהירות של פנוטיפ DNA הוא כמה מידע אישי נמצא בנתונים הגנטיים שלנו. אם אתה יכול לשחזר צילום ספינה מתוך נתונים גנטיים, הסרת שמו של הבעלים לא תמנע זיהוי מחדש.

שמירה על פרטיות הנתונים הגנטיים שלנו בעתיד עשויה להיות משמעותה שעלינו למצוא דרכים חדשניות להסוות אותם - למשל הסוואה של גנום, קפיצת גנום, או פלטפורמות מבוססות קידוד ו blockchain.

ככל שאנו מבינים יותר את הקוד הגנטי שלנו, כך יהיה קשה יותר לשמור על פרטיות הנתונים הגנטיים שלנו.

מאמר זה פורסם במקור ב- The Conversation.

קייטלין קרטיס, עמית מחקר, המרכז לעתיד מדיניות (גנומיקה), אוניברסיטת קווינסלנד

ג'יימס הרברד, עמית מחקר באוניברסיטת קווינסלנד