بازسازی چهره به کمک دی.ان.ای

گروهی از محققان دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا در فکر ایجاد راهی برای بازسازی/دوباره خلق کردن چهره انسان با کمک دی.ان.ای هستند.

کد خبر: ۱۲۶۳۵۲۰

تاریخ: ۲۵ آبان ۱۴۰۰ - ۰۹:۱۶

به گزارش خبرگزاری دانا و به نقل از بیزینس اینسایدر، "مارک شرایور"(Mark Shriver)  و گروهش از دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا می‌خواهند تنها با کمک دی.ان.ای، یک کُپی(replica) دقیق از چهره انسان‌ها را ایجاد کنند. این نوع فناوری می‌تواند به حل پرونده‌های باز(cold case) عمدتا جنایی که پس از گذشت سال‌ها حل نشده، کمک کند. در این مطالعه ما با برخی محققان دخیل در این پروژه گفتگو کرده‌ایم تا دریابیم محققان  آزمایشگاه شرایور برای توسعه سیستم کپی چهره چه کارهایی انجام می‌دهند.

در ادامه "ابی تانگ" خبرنگار بیزینس اینسایدر با "ساریتا گرییر" مدیر این آزمایشگاه و برخی از محققان این مطالعه یک مصاحبه ویدیویی انجام داده است که ما به شرح آن پرداخته‌ایم.

ابی تانگ: این چهره خاکستری که با کمک فناوری چاپ ۳ بعدی ایجاد شده، صورت واقعی من است اما این چهره سفید تنها بر اساس دی.ان.ای من ساخته شده است و این چیزی نیست که من انتظار داشتم چون حداقل آنچنان که باید و خیلی دقیق شبیه من نیست. اما دانشمندان علوم قانونی به طور خستگی ناپذیر در حال ارتقای توانایی خود برای شناسایی افراد بدون دیدن چهره‌های آنها هستند. اما چرا آنها چنین کاری را انجام می‌دهند؟ پاسخ این سوال این است که در پرونده‌های جنایی که مدرک خاصی وجود ندارد، شناسایی افراد می‌تواند فرصت خوبی برای حل یک پرونده باشد. این کاری است که در سال ۲۰۱۷ نیز انجام شد و یک شرکت به نام "Parabon" کار بازسازی چهره را انجام داد. این عکس (که در فیلم و در انتهای خبر گذاشته شده) تصویر بازسازی شده یک دختر ۲۶ ساله به نام "شاکانا کالدول" است که طی یک پرونده به قتل رسیده بود که پلیس پس از چند ماه و بدون آنکه مدرکی در دست داشته باشد موفق به دستگیری قاتل او شد. شرکت"Parabon" برای انجام این کار از ترکیب دو روش بازسازی چهره که شامل مجسمه قانونی و فنوتیپ دی ان ای بود، استفاده کرد. مجسمه قانونی از بقایای جمجمه و نمونه‌های جمعیتی برای ایجاد تصویری از آنچه قربانی به نظر می‌رسید، استفاده کرد. گرچه این روش همیشه ۱۰۰ درصد دقیق نخواهد بود اما دی ان ای می‌تواند تا جایی که می‌تواند محققان را به ساخت یک ماشین کپی چهره انسان نزدیک کند.این همان چیزی است که محققان در آزمایشگاه شرایور دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا به بررسی آن می‌پردازند.

ساریتا که به ابی بخش‌های مختلف آزمایگاه را نشان می‎داد او را به بخشی پر از قفسه برد و گفت: این بخش آزمایشگاه مملو از پاکت‌های شامل مو است.

ابی: اگر این قفسه‌های پر از پاکت‌های مو در هر جای دیگری قرار داشتند، عجیب به نظر می‌رسید. محققان در این آزمایشگاه به جمع آوری اطلاعات مربوط به نوع موهای افراد و ویژگی‌های چهره آنها می‌پردازند تا بتوانند یک الگوریتمی برای گرفتن دی.ان.ای افراد و ساخت یک کپی از چهره ایجاد کنند. اما آیا در این کپی چهره افراد دقیقا آنگونه که هستند به نظر می‎رسند؟

مارک شرایور در ادامه به آنها ملحق شد و از ابی تانگ خواست تا در این آزمایش با آنها همراه شود.

شرایور: آماده‌ای؟

ابی: من آماده‌ام اما این چیزی نیست که من انتظارش را داشتم. تصویر نهایی که محققان به دست می‌آورند حاصل ترکیب اطلاعات ژنتیکی من و داده‌های جمع آوری شده از افرادی است که تبار ژنتیکی(genetic ancestry) من با آنها مشترک است. در حال حاضر، الگوریتم به بهترین وجه ممکن کار می‎کند و این به این معنا است که چهره پیش‌بینی شده بیشتر قابل تشخیص است.

ابی در ادامه پرسید: پس از مشاهد چهره واقعی و چهره پیش‌بینی شده‌ام در الگوریتم تعجب کردم چرا بین چهره واقعی و پیش‌بینی شده من تفاوت‌های زیادی وجود داشت؟ شرایور در این باره گفت: بله درست است و به همین دلیل ما به اطلاعات بیشتری برای توسعه این مدل نیاز داریم.

انسان‌ها حدود ۹۹.۹ درصد از دی.ان.ای خود را با یکدیگر به اشتراک می‌گذارند، اما چه چیزی باعث می‌شود که ما در آن در ۰.۱ درصد با دیگر افراد فرق داشته باشیم؟ این تفاوت به لطف چندریختی تک-نوکلئوتید رخ می‌دهد.

چندریختی تک-نوکلئوتید یک تغییر در دنباله دی‌ان‌ای است که در یک نوکلئوتید(A,C،G,T) در ژنوم بین افراد یک گونه بیولوژیکی یا بین یک جفت کروموزوم در یک فرد این نوکلئوتید تفاوت دارد.

در این آزمایشگاه آقای شرایور و گروه او در حال ایجاد یک پایگاه داده هستند تا دریابند کدامیک از چندریختی‌های تک-نوکلئوتید بر ویژگی‌های یک فرد تاثیر می‌گذارد.

البته شرایور در این باره گفت: ما اکنون در مرحله اولیه هستیم. منظورم این است که ما تنها ۲۰۰ ژن را که اثرات قابل توجهی بر روی صورت فرد می‌گذارند را شناسایی کرده‌ایم.

همچنان مشکلاتی در ایجاد یک کپی از چهره انسان وجود دارد که محققان در حال کار بر روی آن هستند.

ابی در این باره گفت: جزئیات کوچکی از چهره من مانند خال روی گونه من در این کپی اعمال نشده است. از طرفی، بینی من در واقعیت کمی نوک تیزتر است. من معمولا فکر نمی‌کنم که شبیه پدرم هستم اما بدون نقشه برداری از بافت‌ها، بسیار شبیه او به نظر می‌رسم.

شرایور: علت اینکه شما در این تصویر کامل نشده، خودتان را شبیه پدرتان می‌دانید احتمالا ژن‌هایی با اثرات بسیار زیاد هستند و این تاثیرات آنها است که افراد را از یکدیگر متمایز می‌کند.

ابی: گرچه چندریختی تک-نوکلئوتیدها با صفات مختلف مرتبط هستند اما مسئول ایجاد تمام جزییات صورت یک فرد نیستند. مارک و گروه او نیاز به اطلاعات بسیاری از افراد دارند. حال سوالی که پیش می آید این است که اگر شما از قبل دی.ان.ای ما را داشته باشید ما برای چه باید در آزمایشگاه حضور داشته باشیم؟

ساریتا در این باره گفت: به منظور تکمیل فرایند تحقیقات، ما باید اندازه‌گیری و داده‌ها را بر روی بسیاری از فنوتیپ‌ها انجام دهیم. امیدوارم با جمع‌آوری تمام این داده‌ها و ارتباط آن با آنچه که واقعا به نظر می‌رسد، بتوانیم الگوریتمی توسعه دهیم که حتی اگر چنین اطلاعاتی نیز به آن وارد نشود باز هم بتواند چهره شخص مورد نظر را پیش‌بینی کند.

ابی: من تصمیم دارم تا در این آزمایش شرکت کنم و اطلاعاتم را به الگوریتم شما اضافه کنم.

ساریتا: ما در ابتدا به بررسی مو می‌پردازیم. در شایع‌ترین شکل قانونی تجزیه و تحلیل مو اغلب از دسته‌های نژادی برای دسته‌بندی مو استفاده می‌شود. ما در اینجا موهای شما را در یک پلاستیک با نقطه ذوب پایین قرار داده و سپس آن بخش را برش می‎دهیم تا بتوانیم  ساقه مو و مدولا(medulla) مو شما را مورد بررسی قرار دهیم که ما این بخش را مطالعه مقطعی می‌نامیم. ما باید دریابیم آیا شما مدولا دارید یا خیر زیرا بعضی از مردم در موهای خود مدولا ندارند.

ابی: مدولا چیست؟

ساریتا: مدولا بخش مرکزی مو است. شما می‌توانید به نوعی آن را مانند مغز استخوان مو در نظر بگیرید. در پرونده‌های قانونی این بخش مهم است، زیرا اگر شما یک دانشمند پزشکی قانونی باشید و با بررسی این بخش بگویید مویی که بررسی می‌کنید، یک نوع مو آفریقایی است، می‌توانید نظر پلیس را تغییر دهید و آنها را به پیگیری فردی از یک نژاد خاص سوق دهید.

ابی: علت نمونه‌برداری از رنگ پوست افراد چیست؟

خاویر از محققان این آزمایشگاه که مسئولیت انجام این کار را بر عهده دارد به ما ملحق شد و گفت: ما باید ملانین پوست شما را اندازه گیری کنیم و برای این کار به نمونه برداری از سه بخش مختلف پوست شما که در معرض آفتاب قرار نمی‎گیرد، نیاز دارم. نمونه برداری از پوست بخش پیشانی نیز مورد نیاز است زیرا پیشانی بخشی از صورت است که بیشتر در معرض آفتاب قرار می‎گیرد. برای بررسی رنگدانه مو نیز به موهای شما نیاز داریم.

یکی دیگر از محققان این آزمایشگاه در مرحله بعد برای اندازه گیری وزن و BMI بدن من مقدار کمی از الکتریسته را به بدن من اعمال کرد. آنها برای انجام این کار از ماشین گرانش صفر فناوری سطح پایین خود استفاده کردند.

ابی: پس از استفاده از آن احساس می‌کنم در فضا هستم. جاذبه روی نحوه قرار گرفتن صورت در بالای جمجمه تأثیر می‌گذارد. بنابراین گرفتن عکس از همه زوایا تصویر نهایی دقیق‌تری را ارائه می‌دهد.

سم یکی دیگر از محققان آزمایشگاه گفت: اساسا کاری که ما انجام خواهیم داد این است که همه تصاویری که از تمام زوایا گرفته‎ایم را در نرم‌افزار خود قرار می‌دهیم و به نوعی در واقع آنها را به هم می‌چسبانیم و در نهایت تصویر چرخانی را که دریافت خواهیم کرد را شما می‌توانید روی صفحه رایانه مشاهده کنید.

ابی: هنوز راه زیادی تا تبدیل شدن این فناوری به یک فناوری پیشرفته وجود دارد. محققان باید داده‌های بیشتری را جمع‌آوری کنند و قدرت محاسباتی الگوریتم خود را بهبود بخشند.