Фоторобот можно составить по образцу ДНК

Ученые создали компьютерный алгоритм, который позволяет установить контуры лица человека по образцу его ДНК. Новая программа пригодится криминалистам, а также будет полезной в будущем, когда планирование генома ребенка станет обычным делом.

Компьютерная программа, разработанная в Университете штата Пенсильвания в Юниверсити-Парк, приблизительно определяет внешность человека, анализируя его геном. Таким образом, в ближайшем будущем преступник, оставивший на месте преступления всего один волос, может на завтра столкнуться со своим фотороботом в объявлении о розыске.

В настоящее время анализ ДНК надежно определяет цвет глаз и волос, но многочисленные вариации формы лица до сих пор оставались недоступны для прогнозирования по образцу генома. Ученым впервые удалось создать компьютерную программу, которая по образцу ДНК создает приблизительную трехмерную модель лица.

Для создания алгоритма исследователям пришлось проделать гигантскую работу. Сначала ученые сделали снимки высокого разрешения лиц 592 человек смешанного европеоидного и западноафриканского типа, живущих в Соединенных Штатах, Бразилии и Кабо-Верде. Они использовали эти изображения для создания трехмерных моделей из более 7000 точек. Также исследователи установили степень колебания признаков внешности для каждой из точек, например насколько широким был нос или скулы. Кроме того, лица были оценены по степени мужественности или женственности, а также узнавания на предмет этнической принадлежности.

В настоящее время компьютерный алгоритм способен построить фоторобот человека по образцу его ДНК. На изображении видна зависимость формы лица от наличия однонуклеотидного полиморфизма

Далее ученые сравнили геномы добровольцев и определили точки различий в ДНК, так называемые однонуклеотидные полиморфизмы (SNP). Чтобы сузить поиск, ученые сосредоточились на генах, которые предположительно связаны с развитием лица и с теми, которые формируют голову в начале эмбрионального развития. Учитывая пол и происхождение человека, исследователи смогли вычислить статистическую вероятность того, что данный SNP был вовлечен в создании тех или иных особенных черт лица.

В результате удалось отметить 24 SNP в 20 генах, которые связаны с формой лица. Исследователи смогли создать компьютерную программу, которая способна соотнести анализ ДНК с определенными чертами лица. Пока программа способна нарисовать лишь приблизительную трехмерную модель лица, но ученые работают над расширением ее возможностей. Прежде всего в алгоритм будет включен анализ дополнительных примет, таких как текстура волос.

Биолог Кун Тан (Kun Tang) из Шанхайского института биологических наук (Китай) также проводит исследования по реконструкции облика лица по анализу ДНК. По словам китайского ученого, восстановить облик лица гораздо сложнее, нежели определить простые приметы, например цвет кожи. Дело в том, что нет единственного гена, который, например, делает нос большим или маленьким. Задача осложняется еще и влиянием окружающей среды.

Группа Кун Тана провела еще более подробное сканирование лиц добровольцев – с 30 тыс. точек. В декабре 2013 года Тан и его коллеги сообщили об опытах по установлению внешности 1001 китайца по образцу их ДНК. Китайским ученым удалось обнаружить пять SNP, которые отличаются от тех, что обнаружили ученые из Университета штата Пенсильвания. Обнаруженные китайцами особенности касаются специфичных черт, например формы губ у ханьских женщин. В настоящее время группа Тана работает над анализом ДНК еще тысячи добровольцев разных национальностей со всей территории Китая.

Судя по всему, через несколько лет, когда закончится анализ достаточно большой выборки геномов, ученые создадут надежный алгоритм, способный воспроизвести облик человека по образцу ДНК. Это будет настоящим подарком для криминалистов, а также служб, занимающихся поиском людей. Кроме того, наработки, полученные в ходе создания алгоритма, пригодятся и в более отдаленном будущем, когда станет возможным редактирование генома будущего ребенка.