Hidden Clues Within Blood: ATR-FTIR Spectroscopy and Chemometric Analysis for Determining the Ante-Mortem and Post-Mortem Origin of Blood

تخيل أنك محقق تقف في مسرح جريمة، وتحدق في بقعة حمراء غامضة على الأرض. مهمتك هي اكتشاف القصة وراء هذه البقعة: هل حدثت بينما كان الشخص لا يزال على قيد الحياة، في حالة صراع أو سقوط؟ أم أنها حدثت بعد وفاته بالفعل، ربما من جرح بدأ ينزف فقط بعد توقف القلب؟ هذا هو الفرق بين دم "ما قبل الوفاة" (ante-mortem) ودم "ما بعد الوفاة" (post-mortem). في عالم الطب الشرعي، معرفة هذا الفرق تشبه امتلاك القطعة الأخيرة من اللغز التي تخبرك بالضبط كيف وقعت المأساة. إنها تساعد المحققين على فهم ما إذا كانت الجرح حيوياً، أو إذا وقع صراع، أو إذا كان المشهد قد تم التلاعب به.

لفترة طويلة، حاول العلماء حل هذا اللغز باستخدام المجاهر للنظر في أشكال الخلايا أو الاختبارات الكيميائية التي تتطلب خلط سوائل فوضوية. لكن هذه الطرق يمكن أن تكون بطيئة، ومكلفة، وأحياناً ترتبك بسبب قدم الدم أو السطح الذي يستقر عليه. وهنا يأتي دور نوع جديد من أدوات المحققين: آلة تستخدم ضوءاً غير مرئي لـ "الاستماع" إلى الاهتزازات الكيميائية للدم. فكر في الأمر كآلة موسيقية؛ فلكل مادة "أغنيتها" الخاصة المكونة من اهتزازات دقيقة. إذا عرفت الأغنية، يمكنك تحديد ماهية المادة بدقة دون حتى لمسها. يستكشف هذا البحث ما إذا كان هذا الأسلوب "الموسيقي" يمكنه أخيراً التمييز بين أغنية الدم الحي وأغنية الدم بعد الوفاة، حتى عندما يكون ذلك الدم جافاً على قميص، أو شعرة، أو ظفر.

---

لغز الدم العظيم: هل يمكن للضوء أن يفرق بينهما؟

في هذه الدراسة، قرر فريق من الباحثين معرفة ما إذا كان بإمكانهم استخدام ماسح ضوئي خاص، يسمى مطيافية الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه بنمط الانعكاس الكلي (ATR-FTIR)، لحل لغز أصول الدم. تخيل هذه الآلة كأذن فائقة الحساسية يمكنها سماع "الهمهمة" الضئيلة للجزيئات داخل قطرة الدم. عندما يكون الدم حياً (ما قبل الوفاة)، تكون جزيئاته تهمهم بلحن واحد. وعندما يكون الدم من جسد فارق الحياة (ما بعد الوفاة)، قد تهمهم جزيئاته بلحن مختلف قليلاً لأن كيمياء الجسم قد تغيرت.

جمع الباحثون مجموعة من الشخصيات لتجربتهم:

• طاقم الأحياء: 20 عينة من الدم الطازج من متطوعين أصحاء، تم جمعها عبر وخزة سريعة في الإصبع.
• طاقم الصمت: 40 عينة من الدم المأخوذ من قلوب أشخاص متوفين أثناء عمليات التشريح.
• الورقة الرابحة: 10 عينات من دم الحيض، والذي غالباً ما يشبه أنواع الدم الأخرى ولكنه يأتي من مصدر مختلف.

لم يكتفوا بفحص الدم في أنابيب الاختبار فحسب، بل لجعل التجربة واقعية، قاموا بتجفيف الدم على شرائح زجاجية وحتى دهنه على عناصر شائعة من مسرح الجريمة مثل القماش القطني، والألياف المفردة، والشعر، والأظافر. كما اختبروا ما إذا كان تجميد الدم عند درجة حرارة -80 مئوية أو تركه في درجة حرارة الغرفة سيغير "أغنيته".

"المظهر" مقابل "الاستماع"

للوهلة الأولى، وجد الباحثون أن عينات الدم تبدو متطابقة تماماً. إذا وضعت دماً جافاً (ما قبل الوفاة) بجانب دم (ما بعد الوفاة)، فلن تستطيع التمييز بينهما. وحتى عندما سلطوا الأشعة تحت الحمراء عليهما، بدت "الأطياف" الناتجة (وهي بمثابة رموز شريطية بصرية لامتصاص الضوء) متطابقة تقريباً للعين البشرية. كان الأمر يشبه مغنيين يؤديان نفس النوتة الموسيقية؛ لا يمكنك التمييز بينهما بمجرد الاستماع إلى الصوت الخام.

ومع ذلك، كان الباحثون يعلمون أن الحواسيب أفضل من الأذن البشرية في سماع الفروق الدقيقة. لذا استخدموا مجموعة من الأدوات الرياضية تسمى الكيمومتريكس (القياس الكيميائي) (فكر في هذه الأدوات كمرشح ذكي جداً يمكنه إيجاد أنماط غير مرئية لنا) لتحليل البيانات. وقد استخدموا ثلاث طرق رئيسية:

1. تحليل المكونات الرئيسية (PCA): طريقة لضغط كل البيانات المعقدة وتحويلها إلى خريطة بسيطة لمعرفة ما إذا كانت المجموعات تنفصل طبيعياً.
2. تحليل المربعات الجزئية التمييزي (PLS-DA): طريقة تبني نموذجاً للتنبؤ بالمجموعة التي تنتمي إليها العينة.
3. التحليل التمييزي الخطي (LDA): أداة إحصائية أخرى لرسم خط واضح بين المجموعتين.

النتائج: درجة مثالية

كانت النتائج واضحة بشكل مدهش. فبينما لم تستطع العين البشرية رؤية الفرق، استطاعت النماذج الحاسوبية ذلك.

• الانفصال: عندما رسم الباحثون البيانات، شكل الدم "الحي" والدم "ما بعد الوفاة" مجموعتين (clusters) متمايزتين وغير متداخلتين. كان الأمر كما لو أن الحاسوب رسم جداراً بينهما.
• الدقة: حققت النماذج نتيجة صحيحة بنسبة 100% من المرات. لم تكن هناك أي أخطاء؛ فلم يتم تحديد هوية أي عينة بشكل خاطئ. لقد حددت النماذج بدقة الدم (ما قبل الوفاة) كدم (ما قبل الوفاة)، والدم (ما بعد الوفاة) كدم (ما بعد الوفاة) مع صفر إنذارات خاطئة.
• الورقة الرابحة: عندما اختبروا دم الحيض، لم يرتبك النموذج. فقد وضع دم الحيض بشكل صحيح في فئة منفصلة خاصة به، متميزة عن كل من مجموعتي ما قبل وما بعد الوفاة. وهذا أمر بالغ الأهمية لأن دم الحيض يمكن أن يبدو مشابهاً لأنواع الدم الأخرى في الحالات المعقدة.

هل تؤثر الخلفية أو التجميد؟

سأل الباحثون أيضاً: "هل يهم إذا كان الدم على قميص، أو شعر، أو ظفر؟ وهل يهم إذا قمنا بتجميده؟"

• الركائز (الأسطح): وجدوا أن "أغنية" الدم ظلت واضحة حتى عندما جُففت على القطن، أو الشعر، أو الأظافر. ورغم أن المادة الخلفية (مثل القماش) أضافت بعض الضجيج إلى الإشارة، إلا أن البصمة الكيميائية الفريدة للدم كانت قوية بما يكفي ليتمكن الحاسوب من تحديدها بشكل صحيح.
• التخزين: قارنوا بين الدم المجمد عند -80 درجة مئوية والدم الذي تُرِك في درجة حرارة الغرفة. ومن المثير للدهشة، أنه بمجرد تجفيف الدم، لم تغير ظروف التخزين "الأغنية" الكيميائية بما يكفي لإرباك النموذج. سواء كان مجمداً أم لا، استطاع الجهاز التمييز بين دم ما قبل الوفاة ودم ما بعد الوفاة.

الخلاصة

تشير هذه الدراسة إلى أن الجمع بين مطيافية ATR-FTIR والتحليل الحاسوبي الذكي يعد وسيلة قوية وسريعة وغير مدمرة لحل لغز أصول الدم. فهي لا تتطلب مواد كيميائية فوضوية أو فترات انتظار طويلة. يمكن للآلة النظر إلى بقعة جافة على قطعة ملابس، وبدقة تصل إلى 100% في هذه الدراسة المحددة، لتخبر المحققين ما إذا كان هذا الدم قد فُقد أثناء حياة الشخص أو بعد وفاته.

يؤكد الباحثون أن هذه الطريقة تعمل حتى عندما يكون الدم على أسطح صعبة مثل الشعر أو الأظافر، وهي تصمد سواء تم تجميد العينة أو لا. ومن خلال النجاح في التمييز بين دم الحيض والأنواع الأخرى أيضاً، تظهر الدراسة أن هذا النهج يمكن أن يكون أداة موثوقة للمحققين الجنائيين الذين يحاولون إعادة بناء أحداث الجريمة، محولين مجرد بقعة حمراء بسيطة إلى قصة واضحة لما حدث.