Лондон, 2010 год. В лаборатории больницы святого Варфоломея двое мужчин склонились над белым кроссовком. Они пытаются понять, кому принадлежит обувь и кто убил ее несчастного владельца — иначе в центре столицы Британии случится взрыв.
Конечно, кудрявый детектив Шерлок Холмс уже разгадал эту головоломку — ведь это элементарно. «Пыльца для меня — что указатель на карте», — говорит он. Действительно ли по цветочной пыли можно узнать район и раскрыть преступление? Или это очередная выдумка сценаристов? Разбираемся с Арсением Галимовым, палинологом Уральского отделения РАН.
Цветочная пыль
Пыльцой называют микроскопические, не больше 250 микрометров, частицы, производимые в пыльниках мужскими частями цветков — тычинками. В пыльце содержатся мужские гаметы с генетическим материалом — спермии. Попадая в женскую часть цветка — пестик, — спермии оплодотворяют в нем яйцеклетки, и формируется семечко, из которого в будущем вырастет новое растение.
Спермии не могут двигаться самостоятельно, для этого есть вегетативная клетка. Она прорастает внутри пестика и проталкивает спермии к зародышевому мешку вглубь завязи для оплодотворения.
У разных видов растений внешне разная пыльца. Эти морфологические особенности ученые используют, чтобы определить, к какому роду или виду относится изучаемая пылинка. Например, у всего семейства Березовых пыльца круглая, с выступающими порами. Но у пылинок березы (Betula) всего по три поры, а у ольхи (Alnus) — по пять или шесть.
По внешнему виду пыльцы можно сказать, как она распространяется. На пыльцевых зернах растений, которые приспособились к опылению с помощью ветра, есть выросты. Например, у сосны — воздушные мешки, похожие на ушки. Они нужны, чтобы пыльца опиралась на воздушные потоки и перемещалась на большие расстояния. А вот пыльца березы, которая тоже распространяется по воздуху, — мелкая и обтекаемая, чтобы ветер легко её подхватывал и уносил. В свою очередь пыльца, которую переносят насекомые, покрыта цепкими шипами или липкой оболочкой — полленкитом.
Вдобавок, пылинки окружает внешняя биополимерная оболочка из спорополленина. Она защищает клетки (спермии и вегетативную клетку) от высыхания и ультрафиолета. Такая оболочка позволяет пыльце очень долго не разлагаться и сохраняться в первозданном виде многие тысячи лет. За это археологи и криминалисты полюбили пыльцу еще больше.
С помощью каких приборов изучают пыльцу? ↓
С помощью каких приборов изучают пыльцу?
Пыльцевые зерна очень мелкие — всего 30–250 микрометров (даже меньше самой маленькой тихоходки). Невооруженным глазом не рассмотреть в деталях. Поэтому пыльцу изучают при помощи микроскопии, в основном световой. На предметный столик помещают пыльцевые зерна, сквозь них пропускают пучок света. По тому, как луч преломляется, изучают строение пыльцы.
Структуру поверхности пыльцевого зерна визуализируют на сканирующем электронном микроскопе (SEM). Так с высокой точностью определяют, к какому виду принадлежит пыльца.
Еще пыльца способна к автофлуоресценции. Регистрируя ее свечение, например, аллергологи могут быстро посчитать количество частичек в воздухе.
Беглец из Альп
С середины прошлого века археологи взяли на вооружение анализ пыльцы и часто зовут палинологов для совместных исследований. Эти специалисты работают с остатками растений, в том числе с сохранившейся пыльцой — реконструируют окружение древнего человека и быт: какие культуры тот выращивал и даже что ел перед смертью.
Так было с «ледяным человеком» Этци (Ötzi). В 1991 году в Альпах немецкие туристы обнаружили мумию. Тело пролежало несколько тысяч лет, но отлично сохранилось и дало ученым много материала для исследований.
Радиоуглеродный анализ показал, что найденная мумия — мужчина ростом около 165 сантиметров. Он жил в эпоху медного века 5200 лет назад и умер в возрасте 45–46 лет. Лед, покрывший его тело после смерти, приостановил разложение. Уцелело даже содержание желудочно-кишечного тракта — в нем палинологи нашли остатки пыльцы.
Мумию отправили на изучение в австрийский Институт ботаники при Университете Инсбрука. Основной проблемой было извлечь образцы для анализа так, чтобы не повредить редкую находку. Очень осторожно, в несколько заходов, исследователи достали пять образцов из разных частей желудочно-кишечного тракта: прямой, подвздошной и тонкой кишок. Поскольку еда перемещается по кишечнику последовательно, ученые смогли исследовать несколько приемов пищи с интервалами около десяти часов.
В образцах палинологи нашли более тридцати разных видов пыльцы деревьев — среди них были ель, ольха и разнообразные злаки. Из-за этих данных появилась гипотеза, что Этци жил к югу от главного хребта Альп — в смешанных лесах, которые преобладают в долине Шнальсталь. Больше всего на это указывала пыльца хмелеграба (Ostrya), который распространен только там. Не исключено, что Этци мог лишь проходить мимо этой местности, а не жить в лесах. Но такой сценарий ученые сочли маловероятным. Еще один факт, подтверждающий теорию, — результаты
Изотопный анализ химических элементов — например стронция, свинца или кислорода — позволяет установить географическое происхождение человека. Некоторые вещества, которые есть в почве или воде, накапливаются также и в костях. По уникальным соотношениям изотопов можно примерно определить локацию, в которой человек провел всю свою жизнь
костей Этци. Они тоже говорили в пользу того, что мужчина жил долине Шнальсталь.
В лаборатории также проанализировали образцы из моховых подушек, которые росли вокруг мумии и на участке от места обнаружения Этци до Шнальстали и собирали на себя окружающую пыльцу. Так ученые отделили пыльцу, попавшую в организм из воздуха от той, что попала внутрь с пищей. Частицы из окружения как бы вычли из всего массива данных.
Исследователи обнаружили в желудке мумии много пыльцы пшеницы и спор папоротника-орляка. Они попали сюда явно не из воздуха. В пробах, которые собрали на природе, пыльца пшеницы встречается в меньшем количестве. Спор папоротника тоже было много — в разы больше, чем на моховых подушках. Это означало, что пшеницу и папоротник мужчина ел незадолго до смерти. Пыльца пшеницы попадает в пищу с хлебом, а молодыми листьями папоротников до сих пор питаются некоторые жители планеты. Также по пыльце установили, что в небольшом количестве в рацион Этци входили бобовые, маревые, первоцветы и калужница.
Обилие микроугля в образцах говорило, что пищу готовили на открытом огне. А кусочки мха, скорее всего, попали в желудок вместе с едой — люди оборачивали пищу мхом вместо бумаги или контейнеров.
Анализ пыльцы, попавшей в организм Этци из воздуха, тоже принес плоды. Оказалось, что мужчина каждый раз ел в разных местах — на это указывали наборы пыльцы, характерные для определенной местности, в разных отделах кишечника. За день до гибели он покинул субальпийский пояс и спустился в хвойный лес. За 9–12 часов до смерти зашел в широколиственные леса, а через семь часов снова поднялся в хвойные, где последний раз поел, вскарабкался на перевал и там погиб.
Почему Этци прятался в горах — до сих пор непонятно. По одной из гипотез, он скрывался от погони — эта версия могла бы объяснить, почему за такое короткое время ему понадобилось преодолеть большое расстояние.
Колыбель Терракотовой армии
Еще одна загадка, которую частично помогла решить пыльца, — происхождение китайской Терракотовой армии. Более восьми тысяч керамических статуй воинов и конницы в 210–209 годах до нашей эры унес с собой в могилу император Цинь Шихуанди. Армию посмертных защитников нашли в его мавзолее. Но где изготовили скульптуры, ученые не знали.
За дело взялась команда исследователей, в том числе и палинологи. Группа ученых из Китая, Индии и Австрии взяла пробы статуй и почвы в мавзолее и около него. Растерев образцы керамики, ученые извлекли пыльцу и приступили к анализу.
Исследователи нашли в глине по два набора пыльцы, которые отличались друг от друга: один, в основном, встречался в фигурах лошадей, второй — в скульптурах воинов. Первый был очень похож на пробы земли у мавзолея, а значит, лошадей изготавливали рядом с захоронением. Второй же набор содержал много травянистой пыльцы, не характерной для этой местности, и указывал на то, что статуи изготовили где-то далеко (где именно — пока неизвестно).
Скорее всего производить статуи рядом с мавзолеем было дорого, но в отличие от солдат фигуры лошадей сложно перевозить из-за хрупких ног и большого веса (около 220 килограмм каждая). Вероятно, поэтому создавали Терракотовую армию в разных местах.
Напылил — и осуждаю
Примерно 60 лет назад пыльцевой анализ решили использовать не только археологи, но и криминалисты. Хотя до его повсеместного распространения еще очень далеко. В России такими исследованиями практически не занимаются, а в мировой практике анализ пыльцы включают в протоколы судебной экспертизы зачастую формально.
У палинологов, работающих с криминалистами, два подхода. Первый — когда следователи точно знают, где произошло преступление. В этом случае ученые должны связать место преступления и найденные там улики с уликами из других мест и подозреваемыми. Палинологи ищут пыльцу везде — она может сохраниться в волосах жертвы, под ковриком в машине, где нашли тело, а также — на ботинках убийцы. Извлеченную пыльцу сравнивают между собой. Если она совпадает, высока вероятность, что улика и место преступления связаны. Второй подход — когда нужно определить место, где произошло убийство. Тогда судебный палинолог включает все свои знания об экологии растений, современных ареалах деревьев и трав и моделирует для полиции местность, откуда могут быть улика или тело.
В обоих подходах важно определить, перед нами пылинка, характерная для окружающей обстановки, или ее случайно занесло ветром. Сложнее всего работать с образцами из мегаполисов: в городах много растений, которые совсем не характерны для региона. Ботанические сады, цветы на подоконниках горожан, ландшафтный дизайн — все это мешает доказать вину (или невиновность) подозреваемого.
Осложняет анализ и интродукция — намеренное или случайное заселение территории несвойственными видами. Такое случилось в Австралии, когда на континент завезли сосну.
Несмотря на эти трудности, пыльца все-таки сыграла ключевую роль в поимке сотен преступников.
Убийство на берегу Дуная
Одно из первых расследований, где полиция обратилась к палинологам, началось в 1969 году в Австрии. Во время отдыха недалеко от Вены на реке Дунай пропал мужчина. Следствие предположило, что он был убит, но не обнаружило тело. Позже правоохранители вышли на подозреваемого — друга и делового партнера пропавшего. Подтвердить, что он замешан в преступлении, не смогли — при обыске дома подозреваемого полицейские не нашла ни тела, ни орудия преступления.
Единственное, что нашли детективы, — ботинки с налипшей грязью. Следователи решили попытать счастье и передали обувь в Австрийскую геологическую службу. Вильгельм Клаус — ученый, который проводил анализ, — сначала не нашел в образце ничего примечательного: только пыльцу ольхи, ели и ивы, которые обычны для лесов вблизи Вены. Но затем он обнаружил пыльцевые зерна гикори и ореха, которые произрастали здесь 20 миллионов лет назад.
Единственное место, где можно было бы найти отложения с этой пыльцой, — береговые обнажения Дуная. Когда полиция привела подозреваемого на предполагаемое место преступления, тот во всем сознался и показал детективам, где закопал труп.
Дело Бэби Доу
Еще одно преступление, раскрыть которое помогла пыльца, случилось в 2015 году. Во время прогулки с собакой американка наткнулась на запечатанный мешок для мусора — его прибило к берегу Дир-Айленда в Бостонской гавани. К своему ужасу, в пакете девушка нашла труп ребенка, завернутого в одеяло. Вода настолько исказила черты лица и отпечатки пальцев, что установить личность было невозможно. Единственное, что определила полиция: это была девочка 2–4 лет.
Океанические течения могли пронести тело несколько сотен километров, пока его не прибило к берегу Дир-Айленда. Причем как с севера, так и с юга от места обнаружения. Фоторобот ребенка, который составили по останкам, также не помог следствию.
Зацепку нашли на одежде: на ткани сохранились несколько сотен пыльцевых зерен. Поначалу данные не были многообещающими. Анализ показал, что тело принесло течением с северо-востока США. Но среди зерен не нашли пыльцы сельскохозяйственных культур, а значит, погибшая жила точно не в сельской местности. В образцах также не было пыльцы сорняков — это указало на то, что ребенок жил вдалеке от заброшенных мест и пустырей. Палинологи установили, что девочка находилась либо в черте города или пригороде, либо в городе с небольшим озеленением и достаточным количеством автомобилей. Помимо пыльцы обнаружили сажу — это стало еще одним признаком в пользу того, что убитая жила в городе.
Другой подсказкой стала пыльца двух видов кедра (не сосны сибирской, которая по ошибке в России называется кедром, а настоящего Cedrus). Обычно на северо-востоке США встречается только один вид кедра — дикорастущий. Но в американских дендрариях выращивают еще несколько видов. Полицейские запросили списки кедров в северо-восточных ботанических садах — только в трех из них были разные виды: в Нью-Йорке, Арнольде и Бостоне.
Поскольку тело нашли недалеко от Бостона, следователи начали с этого города. Первым делом они проверили районы, близкие к дендрарию. После опросов свидетелей полиция установила убийцу. Им оказался мужчина по имени Михаэле МакКарти — он жил с женщиной по имени Рошель Бонд и ее маленькой дочерью, которую и убил. Преступление МакКарти совершил под воздействием наркотиков. О том, что мужчина употребляет запрещенные вещества, говорили и свидетели, и пыльца конопли, которую нашли на теле жертвы. Но из-за того, что зерна часто встречаются на территории Америки, их не учитывали при поиске преступника.
Не пыльное дельце
Пыльцевой анализ действительно позволяет заглянуть в прошлое, узнать о событиях, которые произошли тысячи лет назад, или поймать, казалось бы, неуловимого преступника. Но последнее, к сожалению, пока исключение из правил, а не рутина.
Пока только детективы на экране могут позволить себе по одной пылинке восстановить витиеватую цепь событий. В реальности пыльцевой анализ — кропотливая работа, в которой нужно учесть десятки факторов, чтобы докопаться до истины.
Если отпечатки пальцев можно спрятать перчатками, то пыльца — улика, от которой сложно избавиться: она витает в воздухе, незаметно оседает на одежде, волосах и предметах, — повсюду. При всех сложностях пыльцевого анализа он может и должен использоваться для установления справедливости. Например, в некоторых странах уже есть курсы по анализу пыльцы в криминологии (1, 2). Ученые сейчас также работают над созданием алгоритмов машинного обучения, который помогал бы быстрее идентифицировать пыльцу. И это только первые шаги, которые, возможно, сделают редкую методику распространенной технологией.
