CN1439723A - 运用y染色体鉴定技术检测姓氏的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种鉴定身份的技术，具体地说，是运用Y染色体鉴定技术检测姓氏的方法。其核心是首先获知某一姓氏或姓氏分支内任意个体之间Y染色体DNA顺序符合率的正常分布范围，然后将待测样本与各个姓氏的Y染色体DNA顺序符合率与此姓氏正常分布范围相比较，由此获取待测样本的姓氏信息。通过检测，可以确定当事人的姓氏，或者确定若干姓氏作为当事人的参考姓氏，是身份鉴定的基本工具，在国家安全、公共安全、考古学等领域有重要的应用。
Description
姓，人之所生也，因生以为姓。
——《说文解字》
本发明涉及一种鉴定身份的技术，具体地说，是运用Y染色体鉴定技术检测姓氏的方法。它扩展了Y染色体鉴定的应用范围，通过对当事人的Y染色体DNA顺序进行检测，首先确定其性别(只有男性有Y染色体，女性则无)；如系男性，可以进一步确定其姓氏。
Y染色体鉴定是DNA鉴定的一种，通常用于鉴定父子、兄弟的亲缘关系。其过程是取待测双方的Y染色体样本进行DNA序列的比较，如果二者完全相同或趋于完全相同，则可确定二者的亲缘关系。人体细胞中含有46条染色体，Y染色体是其中一条性染色体，来自于严格的父系遗传，即祖父传给父亲，父亲再传儿子，儿子又传孙子，如此递进。因而，Y染色体并不会象其它染色体一样在传代过程中因为基因交流而逐步丢失。而Y染色体的生物学传递又与姓氏的传递有密切的关系：父亲把Y染色体传递给儿子的同时，也把自己的形式传递给了儿子。古往今来，父亲在姓氏的传递中起着决定性的作用。从生物学本质上看，姓氏传递是一类伴随Y染色体遗传而发生的社会现象。它的存在为客观地进行姓氏检测提供了科学依据。本发明的目的即在于通过Y染色体DNA亲缘关系的比较而检测出当事人的姓氏，从而作出科学、有效的姓氏鉴定。
姓氏出现于古代氏族部落时期，用以标定氏族成员之间的血缘关系，具有鲜明的地域性。东汉许慎《说文解字》称：“姓，人之所生也，因生以为姓。”是说姓氏起源于生地。随着年代的推移，这些原本居于同一地域的同姓成员逐步流散于各地，其后代的血缘关系也渐趋疏远，但姓氏保持不变。由于姓氏起源的年代是可知的，Y染色体DNA突变的频率是相对恒定的，因而可以通过数学模型计算出来自于同一姓氏或姓氏支系的任意两个成员之间Y染色体DNA顺序的符合率。
在理想状态下，因为遵循严格的父系遗传，子代的Y染色体应与父亲完全相同，推广之，来自于同一父系祖先的同姓后代也应拥有相同的Y染色体DNA顺序。但实际情况并非如此：由于生物进化的存在，DNA分子总是以某一相对恒定的速率发生随机的遗传漂变，由此表现出遗传多态性，因而父子之间的Y染色体DNA顺序并不会完全相同。如果父子之间代际传递中Y染色体基因突变的发生率为α，且在其后每一代之间皆以此速率传递，则有：
子一代突变率为：α；
子二代与子一代之间的突变率为：α-α2；
子三代与子二代之间的突变率为：α-α2+α3；
子n代与子n-1代之间的突变率为：α-α2+α3-α4…-(-α)n；
所以，父本与子n代之间的突变率为：nα-(n-1)α2+(n-2)α3…-(-α)n；
所以，父本与子n代之间Y染色体DNA顺序的符合率k为：
k＝1-nα+(n-1)α2-(n-2)α3…+(-α)n
因为通常α＜10-5，当n＞1时，nαn＜10-8，对k值准确性不构成影响，所以：
k＝1-nα
子一代任意个体(亲兄弟)之间的突变率为：2α；
子二代任意个体(亲表兄弟)之间的突变率为：2(2α-α2)；
子三代任意个体之间的突变率为：2(3α-2α2+α3)；
子n代任意个体之间的突变率为：2[nα-(n-1)α2+(n-2)α3…-(-α)n]；
所以，子n代任意个体之间Y染色体DNA顺序的符合率k为；
k＝1-2[nα-(n-1)α2+(n-2)α3…-(-α)n]
因为通常α＜10-5，当n＞1时，nαn＜10-8，对k值准确性不构成影响，所以：
k＝1-2nα
上述公式中，n为后代与其父系祖先的代际间隔，来自于姓氏(或姓氏支系)的起源时间(Y)与每代出生时间(N)，其计算公式为：
n＝Y/N
如，卢姓为姜姓的分支，起源于春秋时期，距今2700年历史。如果以平均30年繁衍一代计算，则n＝2700/30＝90。如果每代发生Y染色体DNA基因突变的机率为10-6，则当今来自此支系的任意后裔与其祖先的Y染色体DNA顺序的符合率为：
k＝1-nα＝1-90×10-6＝99.9910％
当今任意卢姓后裔之间Y染色体DNA顺序的符合的最低值为：
k＝1-2nα＝1-2×90×10-6＝99.9820％
由此可知，某一未知姓氏的Y染色体DNA顺序与任意卢姓个体Y染色体DNA顺序的符合率超出此范围，其不可能为卢姓。比如，某一样本与卢姓Y染色体的符合率为99.9550％，则该样本排除卢姓可能。
以上考虑了父系遗传过程中每个支系都有后代传世的情况。但因一脉单传或失传等现象的存在，按照上述方程所估算出的待测样本与某一姓氏样本之间Y染色体DNA顺序的符合率通常会低于实际的情况，更为确切的数据则来自于姓氏群体遗传资源的普查。一个完整的姓氏检测系统一般包括如下组成部分：
1 DNA提取、电泳、克隆、扩增、测序系统，蛋白质表达及检测装置，用以提取Y染色体DNA、获知待测样本的Y染色体DNA中的遗传信息，及其表达的蛋白质信息。
2 各个姓氏(或姓氏分支)的Y染色体DNA序列，或者姓氏特异性基因片断，包括基因芯片、基因探针、试剂盒、以及其它形式的DNA、RNA、蛋白质杂交系统，用作姓氏检测的标准，与待测样本进行比较。
3 软件系统，用于遗传信息的比较、分析、存储、集成，并作出姓氏检测的结果。
4 其它，如芯片扫描设备等。
姓氏检测的核心是首先获知某一姓氏或姓氏分支内任意个体之间Y染色体DNA顺序符合率的正常分布范围，然后将待测样本与各个姓氏的Y染色体DNA顺序符合率与此姓氏正常分布范围相比较，由此获取待测样本的姓氏信息。通过检测，可以确定当事人的姓氏，或者确定若干姓氏作为当事人的参考姓氏，是身份鉴定的基本工具。
人类基因组中不仅有当事人的年龄、性别、种族、民族、血型、性格等信息，若是男性，还可以反映出他所在家族的姓氏。对于姓氏群体遗传的认识，已经大大增强了鉴定身份的技能。运用姓氏基因组学技术，可以最大限度地了解当事人的身份，在国家安全、公共安全、考古学等领域有重要的应用。
一.在爆炸案、碎尸案、坠机事件中的应用
在此类案件、事件中，由于外部强力造成当事人躯体离散，已经不可能从外观形态上辨别其身份，只能采用基因组学的方法，即采取血液、骨骼、肌肉、皮肤、毛发等材料，读取其中的遗传信息。以往的方法需要取当事人的DNA样品进行比较，通过二者的亲缘关系获知其身份。而运用Y染色体鉴定技术检测姓氏，可以去除直系亲属参与的环节，把当事人的姓氏信息与其它信息相结合，即可得知其身份。
二、在强奸案中的应用
通过现场勘查和法医检查，获取犯罪嫌疑人的遗传材料，如皮屑、毛发、精斑、精液，是姓氏检测的基础工作。以往，这些遗传材料的作用在于与抓获的犯罪嫌疑人的遗传材料进行比较，作为犯罪的证据(即DNA指纹)，但对于案件的侦破缺乏指导作用。通过身份检测，尤其是姓氏检测，获取犯罪嫌疑人的姓氏信息，可以实现“照单抓人”，减少了破案环节，提高了公安部门的工作效率。
三.运用Y染色体鉴定技术检测中国古代墓葬墓主姓氏
古代墓葬是中国历史和文化的遗存，但由于年代久远、墓志漫灭、文献资料匮乏等原因，其价值往往难于判定。利用墓主骸骨中保存的遗传信息，解读出其姓氏，从而确定墓主身份，弥补了资料的不足。其具体过程为：
1 通过文献记载、同位素测年获知古代墓葬的年代；
2 根据墓葬年代(Y)与每代出生时间(N)计算出墓主与其直系后代的代际间隔(n)，计算公式为：
n＝Y/N
3 将墓主Y染色体DNA顺序与当代各姓氏的Y染色体DNA顺序进行比较，求出符合率k值；
4 根据k、n值求出代际传递中基因突变率α，计算公式为：α＝(1-k)/n；
5 根据α值求出每代之间Y染色体DNA顺序的符合率(1-α)，寻找出墓主的直系后代；
6 根据姓氏起源的知识及墓主直系后代的姓氏解出墓主姓氏。
参考文献
袁义达，张诚中国姓氏：群体遗传和人口分布。华东师范大学出版社。2002年1月第1版。
杨绿君主编.法医学.中国政法大学出版社.1995年8月第1版。
Claims (4)
1.本发明涉及一种鉴定身份的技术，具体地说，是运用Y染色体鉴定技术检测姓氏的方法。其核心是首先获知某一姓氏或姓氏分支内任意个体之间Y染色体DNA顺序符合率的正常分布范围，然后将待测样本与各个姓氏的Y染色体DNA顺序符合率与此姓氏正常分布范围相比较，由此获取待测样本的姓氏信息。其中，父本与子n代之间Y染色体DNA顺序的符合率k与子n代任意个体之间Y染色体DNA顺序的符合率k分别按照下式估算：
k＝1-nα；k＝1-2nα
n为后代与其父系祖先的代际间隔；α为父子之间代际传递终Y染色体基因突变发生的频率。
2.权利要求1中所述的同一姓氏或姓氏分支内任意个体之间Y染色体DNA顺序符合率的正常分布范围来自于以姓氏起源时间为参数的理论计算，公式为n＝Y/N，其中，Y为姓氏(或姓氏支系)的起源时间，N为每代出生时间；或者来自于姓氏遗传资源的普查。
3.权利要求1、2中所述的Y染色体DNA顺序，包括Y染色体DNA顺序本身以及其它染色体中的相关顺序。
4.权利要求1、2、3中所述的技术，不仅指技术方法，也指技术装备，包括为达到姓氏检测的目专门设计的设备或现有设备的组合。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107679365A (zh) * | 2017-09-22 | 2018-02-09 | 中国科学院北京基因组研究所 | 基于y染色体分子标记高效推断姓氏的方法 |
| CN108841968A (zh) * | 2018-06-28 | 2018-11-20 | 北京水母科技有限公司 | 一种使用高通量dna杂交芯片的人类y染色体snp分型方法 |
| WO2021112319A1 (ko) * | 2019-12-06 | 2021-06-10 | 주식회사 클리노믹스 | 게놈 정보를 이용한 유전적 성씨 정보 제공 시스템 및 방법 |
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2003
- 2003-02-24 CN CN 03105316 patent/CN1439723A/zh active Pending
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| WO2021112319A1 (ko) * | 2019-12-06 | 2021-06-10 | 주식회사 클리노믹스 | 게놈 정보를 이용한 유전적 성씨 정보 제공 시스템 및 방법 |
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