W kryminalistyce od dawna wykorzystuje się fizyczne ślady – włosy, glebę czy odciski palców – aby powiązać osobę z konkretnym miejscem. Jednym z nowszych narzędzi kryminalistycznych jest cheiloskopia, czyli metoda identyfikacji oparta na analizie unikatowych układów linii na czerwieni wargowej. Ten charakterystyczny rysunek na granicy wargi to zestaw cech, który pozostaje niezmienny nawet przez 10 lat. W Europie cheiloskopia stała się znana mocniej za sprawą Węgier i pozostawała w ścisłym związku ze znalezieniem na miejscu zabójstwa na oszklonych drzwiach śladu warg. W Polsce badania nad cheiloskopią rozwijał w latach 80. XX w. prof. Jerzy Kasprzak. Wyróżnił on 23 unikatowe cechy bruzd na wargach umożliwiających rozpoznanie konkretnej osoby. Najczęściej analizowanym obszarem jest centralna część czerwieni wargi dolnej – to fragment wystarczająco wyraźny i stabilny do klasyfikacji. Naukowcy odkryli, że można osiągnąć coś podobnego, analizując unikatowe bakterie obecne w różnych środowiskach. Bakterie osadzające się na skórze i ubraniach są dowodem naszych podróży i umożliwiają potencjalnie prawidłową identyfikację miejsc, w których przebywaliśmy, a także prześledzenie rozprzestrzeniania się chorób. Pod przewodnictwem naukowców z Uniwersytetu w Lund w Szwecji powstało narzędzie AI pozwalające dokładnie wskazać pochodzenie mikrobiomu na podstawie próbki.

Narzędzie mGPS odpowie na pytanie, skąd pochodzą Twoje bakterie?

Dzięki narzędziu o nazwie mGPS (Microbiome Geographic Population Structure) można przypisać próbkę bakterii do lokalizacji z zawężeniem wyników nawet do miejsca tak małego w kontekście świata, jak stacja metra. Naukowcy wytrenowali mGPS na tysiącach próbek mikroorganizmów pochodzących z różnych środowisk – od miejskich stacji metra, przez gleby, po ekosystemy morskie. W ten sposób model nauczył się rozpoznawać wyjątkowe „odciski palców” mikrobiologicznych i przypisywać je do współrzędnych geograficznych. mGPS to precyzyjne narzędzie – sprzęt umie rozróżnić dwie stacje metra w Hongkongu oddalone od siebie o zaledwie 172 metry! Narzędzie skutecznie identyfikowało źródło miejskich próbek w 92% przypadków, a nawet po ograniczeniu zestawu danych do mniej licznych próbek dokładność pozostała na wysokim poziomie – 87%. Badacze doszli do wniosku, że stan czystości miejsc może mieć wpływ na różnorodność mikroorganizmów i wyniki identyfikacji. W Londynie, gdzie próbki pobrano jeszcze przed pandemią COVID-19, a stacje metra były stosunkowo zaniedbane, dokładność przypisania próbek do lokalizacji była niższa – sprawdziła się w około połowie przypadków. Choć mGPS to młoda technologia i siłą rzeczy niepewna w zastosowaniu komercyjnym, naukowcy wierzą, że przyszłość mikrobiologicznej geolokalizacji jest pełna możliwości. Gromadzenie kolejnych próbek mikrobiomu i rozbudowywanie bazy danych powinno zwiększyć dokładność narzędzia i pozytywnie wpłynąć na rozwój dochodzeń kryminalistycznych, epidemiologię i badania nad chorobami zakaźnymi. Naukowcy z Uniwersytetu w Lund planują zmapować całe miasta pod kątem mikroorganizmów.

Grzyby bywają groźniejsze niż tygrysy

Bakterie są niewidocznymi gołym okiem, ale wszechobecnymi towarzyszami naszego życia. Pełnią różne funkcje, są uznawane za fundament ekosystemu. Bakterie znajdziemy praktycznie wszędzie – w glebie, wodzie, powietrzu, wewnątrz i na powierzchni organizmów żywych. Dzięki mikroskopijnym rozmiarom unoszą się z kurzem, wodą lub przez dotyk. To jedne z najstarszych organizmów na Ziemi, których historia sięga aż 4 mld lat wstecz! Powstały jako pierwsze formy życia i przez miliardy lat utrzymywały swoją prostą strukturę, podczas gdy inne organizmy ewoluowały, a następnie wymierały. Prostota bakterii jest zarazem kluczem do ich przetrwania – przystosowują się do niemal każdych warunków środowiskowych, potrafią przetrwać nawet w gorących źródłach, głębinach oceanów, lodowcach oraz terenach skażonych radioaktywnie. Ich zdolność do szybkiego rozmnażania i adaptacji umożliwia zasiedlanie najtrudniejszych miejsc na Ziemi. To prawdziwi mistrzowie ewolucji!  Każdy gatunek bakterii ma swoje preferencje dotyczące temperatury, wilgotności i dostępu do tlenu. 

Obok bakterii poważnym problemem są grzyby. Choć mikroskopijne, stanowią nawet większe zagrożenie niż wiele większych od człowieka, drapieżnych zwierząt, ponieważ mogą skolonizować organizm i trudno je usunąć. Mikrobiom to bogaty ekosystem mikroorganizmów zamieszkujących nasze ciało, składający się z bakterii, wirusów, grzybów i protistów. Każdy z nas nosi na sobie i w sobie biliony mikroorganizmów współdziałających z ciałem. Część z nich na dobre „wtopiła się” w DNA i przyczyniła do ewolucji człowieka. Przez lata naukowcy przyjmowali, że komórek mikroorganizmów w ciele człowieka jest dziesięć razy więcej niż komórek ludzkich. Liczby oparte na wczesnych szacunkach z lat 70. XX w. zostały jednak w ostatnich latach zrewidowane. Dziś wiadomo, że mikroorganizmy stanowią mniej więcej równowartość liczbową w relacji do komórek. Domem dla większości bakterii jest przewód pokarmowy. Bakterie biorą udział w trawieniu, rozkładają trudne do strawienia pokarmy, produkują witaminy (K, B12, biotynę) i utrzymują barierę ochronną przed patogenami. Mikrobiom różni się nie tylko między osobami, ale także w zależności od miejsca na ciele i jest zmienny – dostosowuje się do codziennych czynności i wraca do równowagi po około 24 godzinach.