PNAS：科学家用头发追踪生命轨迹

一根头发看似不起眼，但仅凭它就能大致定位头发所有者的居住活动环境，这是美国犹他大学地球化学家瑟尔·瑟林在2月25日出版的美国《国家科学院院刊》（PNAS）上发表的最新研究成果。这项研究有助于确认受害者，检验犯罪嫌疑人证词真伪，帮助警方破案。

多年来，瑟林通过研究生物毛发，追踪生命轨迹。他的技术已被美国多个政府机构采纳。

发丝藏玄机

犹他大学研究人员收集分析了美国各地自来水样本和各地理发店剪下的头发样本。通过比较发现，样本化学构成存在显著差异。

瑟林说：“每个人的身体与他的吃喝有关，这一切都被头发记录下来。”

研究显示，头发中85%氢氧同位素变化由当地饮用水决定。分析头发长度和生长时间，就能判断研究对象近几周甚至几年的居住地。

瑟林和科研小组其他成员根据水和头发样本制作出彩色解码图，标注全美头发氢氧同位素含量之比的变化。

虽然解码图目前只能锁定大致区域，精确度有待提高，但已被用于刑事侦查。

侦探托德·帕克说：“这个方法很了不起。”帕克目前在设法确认2000年在犹他州盐湖县找到被肢解女尸的身份。利用头发分析法他发现，受害者生命最后两年曾居住在爱达荷州、蒙大拿州、怀俄明州一带，可能还到过俄勒冈和华盛顿。

“任何细节都不可忽略，”帕克说，“必须把它们拼凑起来才能得到案情全貌。小小头发无疑是关键一环。”

救象立大功

瑟林堪称毛发专家。他曾收集肯尼亚桑布鲁国家公园35头大象尾巴上的毛，结合稳定同位素示踪法和全球定位技术，推测大象的觅食环境和活动领域。

这项技术有助科学家了解大象的食物结构和居住地点，尽可能减小人类和象群冲突，改善濒临灭绝的厚皮类大型动物生活环境。

由于大象体型庞大、食量惊人，瑟林说，“保护大象最重要的问题之一是知道象群到底需要多大活动空间”。因此，如何在不干扰人类定居前提下划定保护区成为难题。

在瑟林看来，动物的毛发就像记录器，显示很长一段时期内动物所吃食物和活动区域。他发现，大象知道自身所处保护区范围，但一些象仍冒险进入人类聚居地寻找更美味的食物。

应用多领域

瑟林是一位著名的陆栖生物、地理和地球物理学家。他2001年被选为美国国家科学院会员，2002年6月接受美国总统乔治·布什任命，在核废料技术评估委员会就职。他也是美国科学促进会和美国地质学会的会员，还在多所大学担任访问学者。

瑟林通过分析土壤、原古生物牙齿等化石中碳、氧和氮的不衰变稳定同位素比例，研究地球表面和附近生物的演变过程。他的研究对保护生物资源、探明百万年来哺乳动物食物结构变化和现代动物生理状况有重要意义。

瑟林说，同位素示踪技术可以应用于医学领域，诊断饮食结构不合理引发的病症。人类学家和考古学家还能利用它勾勒死去多时的人类和其他动物迁徙的路线图。

和瑟林一起从事这项研究的生态学家吉姆·艾勒林格使用类似分析方法判断可卡因和海洛因的生长地区，这项方法已被美国毒品管制局采用。（来源：新华网刘晓帆）

生物谷推荐原始出处:

Hydrogen and oxygen isotope ratios in human hair are related to geography

James R. Ehleringer, Gabriel J. Bowen,, Lesley A. Chesson,, Adam G. West, David W. Podlesak, and Thure E. Cerling,

IsoForensics, Inc., 423 Wakara Way, Suite 205, Salt Lake City, UT 84108; Department of Biology, University of Utah, Salt Lake City, UT 84112; ||Department of Geology and Geophysics, University of Utah, Salt Lake City, UT 84112; Department of Earth and Atmospheric Sciences, Purdue University, West Lafayette, IN 47907; and ?Department of Integrative Biology, University of California, Berkeley, CA 94720

Contributed by Thure E. Cerling, December 28, 2007 (sent for review October 15, 2007)

Abstract

We develop and test a model to predict the geographic region-of-origin of humans based on the stable isotope composition of their scalp hair. This model incorporates exchangeable and nonexchangeable hydrogen and oxygen atoms in amino acids to predict the 2H and 18O values of scalp hair (primarily keratin). We evaluated model predictions with stable isotope analyses of human hair from 65 cities across the United States. The model, which predicts hair isotopic composition as a function of drinking water, bulk diet, and dietary protein isotope ratios, explains >85% of the observed variation and reproduces the observed slopes relating the isotopic composition of hair samples to that of local drinking water. Based on the geographical distributions of the isotope ratios of tap waters and the assumption of a "continental supermarket" dietary input, we constructed maps of the expected average H and O isotope ratios in human hair across the contiguous 48 states. Applications of this model and these observations are extensive and include detection of dietary information, reconstruction of historic movements of individuals, and provision of region-of-origin information for unidentified human remains.