Overalt hvor vi går legger vi igjen DNA-biter.
Vi kan allerede bruke dette DNAet til å forutsi noen trekk, for eksempel øye, hud og hårfarge. Snart kan det være mulig å rekonstruere hele ansiktet ditt fra disse sporene.
Dette er en verden av "DNA-fenotyping" - rekonstruere fysiske funksjoner fra genetiske data. Forskningsstudier og selskaper som 23andMe deler noen ganger genetiske data som har blitt "anonymisert" ved å fjerne navn. Men kan vi sikre dets privatliv hvis vi kan forutsi eierens ansikt?
Her er vitenskapen nå, og hvor den kan gå i fremtiden.
Å forutsi hår-, øye- og hudfarge
DNA-fenotyping har vært et aktivt forskningsområde av akademikere i flere år nå. Kriminaltekniske biologiforskere Manfred Kayser og Susan Walsh, blant andre, har vært banebrytende for flere DNA-fenotypingsmetoder for rettsmedisinere.
I 2010 utviklet de IrisPlex-systemet, som bruker seks DNA-markører for å bestemme om noen har blå eller brune øyne. I 2012 ble ytterligere markører inkludert for å forutsi hårfarge. I fjor tilførte gruppen hudfarge. Disse testene er blitt gjort tilgjengelig via et nettsted, og alle som har tilgang til genetiske data kan prøve det.
Egenskaper for trekk brukes til å adressere en rekke spørsmål. Nylig ble de for eksempel brukt til å antyde at “Cheddar Man” (Storbritannias eldste komplette menneskelige skjelett) kan ha hatt mørk eller mørk til svart hud og blå / grønne øyne. De prediktive modellene er for det meste bygget på moderne europeiske populasjoner, så forsiktighet kan være nødvendig når du bruker testene til andre (spesielt gamle) populasjoner.
Hele bildet
Forskning på DNA-fenotyping har avansert raskt det siste året med anvendelse av maskinlæringsmetoder, men omfanget av våre nåværende evner diskuteres fortsatt varmt.
I fjor foretok forskere fra genetikeren Craig Venter selskap Human Longevity, detaljerte målinger av de fysiske egenskapene til rundt 1000 mennesker. Hele genomer (vår komplette genetiske kode) ble sekvensert og dataene kombinert for å lage modeller som forutsier 3D ansiktsstruktur, stemme, biologisk alder, høyde, vekt, kroppsmasseindeks, øyenfarge og hudfarge.
Studien fikk kraftig tilbakeslag fra en rekke fremtredende forskere, inkludert Yaniv Erlich, også kalt "genomhacker." Studien så ut til å forutsi gjennomsnittlige ansikter basert på kjønn og aner, snarere enn spesifikke ansikter fra individer. Metoden for å bedømme prediksjonene om små etnisk blandede årskull ble også kritisert.
Selv med nøyaktige ansiktsforutsigelser bemerket Erlich at for denne tilnærmingen for å identifisere noen i den virkelige verden:
en motstander ... må opprette [en] populasjonsskala-database som inkluderer høyde, ansiktsmorfologi, digitale stemmesignaturer og demografiske data for hver person de vil identifisere.
For uten en detaljert biometrisk database kan du ikke komme fra de fysiske spådommene til et navn.
En database som passer?
Det viser seg at den australske regjeringen er i ferd med å bygge en slik database. "The Capability" er et foreslått biometrisk og ansiktsgjenkjenningssystem som vil matche CCTV-opptak til informasjon fra pass og førerkort. Opprinnelig blitt fakturert som et terrorbekjempelse, er det allerede rapporter om at tjenesten kan leveres mot avgift til selskaper.
Samtidig har det australske skattekontoret nettopp satt i gang en talegjenkjenningstjeneste. Det er lett å forestille seg hvordan denne typen system kan integreres med "The Capability."
Og det er ikke bare Australia som etablerer evnen til å bli en biometrisk, ansiktsgjenkjenende overvåkningstat. India distribuerer Aadhar-systemet, og Kina leder verden i ansiktsgjenkjenning.
Den australske regjeringen bygger et ansiktsgjenkjenningssystem kalt The Capability som vil matche CCTV-opptak til informasjon fra pass og førerkort. (Queensland Government) DNA-mugshots
For tiden er de fleste rettsmedisinske DNA-profileringsmetoder avhengige av "anonyme" markører som matcher identitet med en database, men avslører lite annet om en mistenkt. Med fremskritt innen genomisk teknologi går rettsmedisinske genetikk mot tester som kan fortelle oss mye mer om noen.
Det er en rekke selskaper som tilbyr DNA-fenotypetjenester mot betaling. Et selskap, Parabon NanoLabs, hevder å være i stand til å forutsi det fysiske utseendet til en ukjent person fra DNA nøyaktig. Politistyrker bruker allerede tjenestene sine, inkludert politiet i Queensland i en nylig sak om en serievoldtekt på Gold Coast.
Parabon-systemet er også basert på en prediktiv modell. Dette ble utviklet ved å bruke maskinlæringsverktøy til deres genetiske / egenskap referansedatabase. Selskapet spår hudfarge, øyenfarge, hårfarge, fregner, aner og ansiktsform fra en DNA-prøve. Disse spådommene, selvtilliten rundt dem og en rekonstruksjon gjort av en rettsmedisinsk kunstner brukes til å lage en “Snapshot” -profil.
Det er skepsis til Parabons evner. Det er vanskelig å vurdere Parabons system fordi datakoden ikke er åpen, og metodikken ikke er publisert med fagfellevurdering.
Som med alle typer DNA-bevis, er det fare for spontanabort, spesielt hvis bevisene brukes isolert. Nytten av DNA-fenotyping på dette tidspunktet kan være mer i sin eksklusjonelle kraft enn dens prediktive kraft. Parabon oppgir at snapshot-spådommer er ment å bli brukt i forbindelse med annen etterforskningsinformasjon for å begrense listen over mulige mistenkte.
Hvor vil alt havne?
Vi trenger bare å se på identiske tvillinger for å se hvor mye av ansiktet vårt er i DNA-et. Spørsmålet er hvor mange av forbindelsene mellom DNA og våre fysiske funksjoner vil vi være i stand til å låse opp i fremtiden, og hvor lang tid vil det ta oss å komme dit?
Noen funksjoner er relativt enkle å forutsi. For eksempel kan øyefarge utledes av relativt få genetiske varianter. Andre egenskaper vil være mer kompliserte fordi de er "polygene", noe som betyr at mange genvarianter samarbeider for å produsere funksjonen.
En fersk undersøkelse av hårfargegenetikk undersøkte for eksempel 300 000 mennesker med europeisk aner. De fant 110 nye genetiske markører knyttet til hårfarge, men prediksjonen for noen farger (svart eller rød) er mer pålitelig enn andre (blond og brun).
Vitenskapen om DNA-ansiktsrekonstruksjon går raskt. (Kompositt fra Parabon og PNAS) Måten DNA koder for våre fysiske funksjoner kan være forskjellig hos mennesker fra forskjellige forfedresgrupper. Foreløpig vil vår evne til å forutsi moderne europeere være bedre enn andre grupper - fordi våre genetiske databaser er dominert av personer med europeisk aner.
Når vi bruker stadig sofistikerte tilnærminger til maskinlæring på større (og mer etnisk representative) databaser, vil sannsynligvis vår evne til å forutsi utseende fra DNA forbedre seg dramatisk.
Parabons tjenester kommer med en ansvarsfraskrivelse om at rekonstruksjonene ikke skal brukes med ansiktsgjenkjenningssystemer. Integrasjonen av disse teknologiene er imidlertid ikke umulig i fremtiden, og reiser spørsmål om omfangskryp.
Hva betyr dette for genetisk personvern?
Til tross for kontroversen rundt hva vi kan gjøre nå, vil vitenskapen om DNA-fenotyping bare bli bedre.
Det det raskt utviklende feltet for DNA-fenotyping viser oss er hvor mye personlig informasjon som er i våre genetiske data. Hvis du kan rekonstruere et mugshot fra genetiske data, vil det å fjerne eierens navn ikke forhindre identifikasjon på nytt.
Å beskytte personvernet til våre genetiske data i fremtiden kan bety at vi må finne på innovative måter å maskere det på - for eksempel genomcloaking, genomspiking eller kryptering og blockchain-baserte plattformer.
Jo mer vi forstår om vår genetiske kode, desto vanskeligere blir det å beskytte personvernet til våre genetiske data.
Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på The Conversation.
Caitlin Curtis, stipendiat, Center for Policy Futures (Genomics), University of Queensland
James Hereward, stipendiat, University of Queensland
