原文作者：Lucas Reilly

翻译改编自文章：How Scientists Are Using Plant-Based DNA Barcodes to Bust Counterfeiters

原文链接：

https://www.mentalfloss.com/article/503061/how-scientists-are-using-plant-based-dna-barcodes-bust-counterfeiters

一翻一校：小因

二审二校：王心悦

从高端吉他到固定军用飞机机翼的螺栓，制造商们正在利用DNA来抓捕假冒产品。以福尔摩斯梦寐以求的技术让骗子锒铛入狱。

一、冒牌吉他案

2005年左右，乔什·戴维斯乐队曾在亚利桑那州图森市和南达科他州苏福尔斯市、内华达州里诺市和阿肯色州小石城、得克萨斯州达拉斯市和怀俄明州夏延市、蒙大拿州波兹曼市和佛罗里达州塔拉哈西市演出。乐队向当铺出售吉布森、吉尔德和马丁等品牌的吉他，赚取额外的现金。每把吉他售价约400美元，他们用这笔钱支付汽油费、旅馆费和伙食费。

然而，没有一把吉他是真的。

为了卖个高价，戴维斯和他的乐队成员们买来廉价的无牌吉他，在每把琴上涂上假商标。(后来，他们又用手工工具、数控木材刳刨机和激光打印机蚀刻假标签）。他们只需要一个容易上当的店员就能完成每笔交易。

他们欺骗了几十个店员。根据法庭文件，“戴维斯告诉（他的鼓手），确定吉他的真假是典当行的责任。”在三年多的时间里，乔希·戴维斯乐队欺骗了22个州的典当行，以超过56000美元的价格出售了165把假吉他。

然后，这件事就被联邦调查局注意到了。

2014年，戴维斯在宾夕法尼亚州东区的联邦法院受审，离拿撒勒镇的C.F.Martin&Co.吉他工厂不远。80%的假吉他被谎称为马丁吉他。美国助理检察官约翰·M·加拉格尔（John M.Gallagher）代表该公司辩称：“我们很难在经济上量化马丁吉他或其他吉他公司因为这个骗局而损失多少钱，但他们肯定会损害他们的声誉。这不公平。我的意思是，制造商很难在这种环境下在全球经济中竞争。”

马丁公司的首席技术官格雷戈里·保罗在一次采访中说：“由于我们不仅在国外，而且在美国都遇到了越来越多的假冒行为，所以我们希望找到一个解决方案。”“我们需要一种法医级别的技术，在世界各地的司法系统中被公认为具备真实性的决定性证据。”

二、曙光初现

2008年12月的一个清晨，在英国布莱克本，两名男子身着黑衣，用头巾遮住了脸，抢劫了一个装有2万英镑的钱箱，并打伤了押运的安保人员后，骑着一辆隐蔽的摩托车逃跑了。几小时后，他们撬开了钱箱，抢走了钱，并点燃了剩下的空钱箱，让它在树林里燃烧。

这并不是该地区发生的第一起自动取款机盗窃案。几个月前，在东部30英里的桑顿村，同一伙人抢走了5万英镑。警方一直束手无策，直到一位加油站服务员发现一位顾客用沾满奇特污渍的钞票付款。

这是一个明显的线索。每个现金保险箱里面都装有一个爆炸性染料罐。如果有人不当地撬开容器，染料会爆炸并浸湿钱财。加油站服务员怀疑这些钱可能是被盗窃的，于是通知了警察。不久后，纸币的拭子样本被邮寄到纽约的一个特殊法证实验室进行检测。

石溪镇距离长岛黄金海岸盖茨比风格的豪宅仅一箭之遥。这是一座大学城，城中有蜿蜒的郊区小道、港湾边的自然保护区和游艇俱乐部。

这里也是美国“DNA走廊”的中心。

往西17英里是冷泉港实验室（Cold Spring Harbor Laboratory），詹姆斯-沃森（James Watson）在这里首次公开描述了DNA的双螺旋结构。石溪本身就是一家名为Applied DNA Sciences的生物技术公司的总部。Applied DNA Sciences公司负责制造、标记和测试DNA。他们的一种名为SigNature DNA的产品可用作“分子条形码”，可以追踪产品甚至是人。在英国各地的现金保险箱中都能找到这种产品。

事实上，每个现金保险箱中的爆炸染料都含有一种专为该钱箱制造的特殊DNA。它看不见，也无法擦洗干净。因此，当Applied DNA的法医科学家对英国加油站的可疑钞票进行检测时，他们能够准确地找到这些钞票的来源--布莱克本被盗的钱箱。

截止元旦，五名共谋者，包括ATM机抢劫案的枪手迪恩·法雷尔（Dean Farrell）和该团伙的头目科林·麦卡什（Colin McCash）将被逮捕。（他们的受害者阿斯拉姆将现场在法庭上看到他们。）从那时起，同样的DNA技术被用于200多起类似的ATM机抢劫案，并且都成功定罪。

如今，就像英国的现金保险箱一样，超过75万把马丁吉他上都标有石溪镇制作的独一无二的隐形DNA条形码。它们都是一项不断扩大的努力的一部分，以阻止全球1.7万亿美元的问题——盗版。

三、冒牌克星

盗版一直都不是什么新鲜事。但如今新的变化是，造假者使用的技术：虽然伪造乐器的标签一直相对容易，但从历史上看，伪造特定品牌或型号的独特音调一直很困难。但这种情况正在发生变化，这引起了制造商的担忧。

只要有真菌，就能制造出令人信服的赝品。2009年，瑞士联邦材料科学与技术实验室的弗朗西斯-施瓦泽博士雇佣了一名制琴师，用感染了Physisporinus vitreus和Xylaria longipes真菌的木材制作了一把小提琴。当这把真菌小提琴与两把1711年的斯特拉迪瓦里小提琴进行对比测试时，一个专家评审团被要求鉴定哪把小提琴是斯特拉迪瓦里制造的；63%的专家认为这把经过真菌处理的小提琴是斯特拉迪瓦里制造的。

有一种不那么土的技术叫“烘烤”（torrefaction）--即木材加热、冷却、再加热、再冷却的过程--也能达到类似的效果，并受到主流乐器制造商的青睐。这种循环会使木材中的挥发油、糖分和树脂排出体外，从而使全新的乐器具有几十年前吉他的浑厚音色。

但由DNA制成的显微条形码可以改变这种情况。

不要把DNA想象成生命的构件，而要把它想象成大自然母亲编写密码的尝试。DNA使用的是核苷酸：腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C），而不是摩尔斯电码的点和破折号或二进制的一和零。

20世纪70年代，在科学家们学会了如何合成任意长度的A、T、C和G后不久，专家们意识到，他们也可以用DNA来编码信息，就像计算机程序员用1和0一样。

1988年，麻省理工学院（MIT）的常驻艺术家乔·戴维斯（Joe Davis）成为第一个在DNA中编码信息的人。戴维斯合成了一条DNA链——CCCCCCAACGCGCGCGCT——当被计算机程序解密时，它在视觉上类似于古代日耳曼符文中代表女性地球的形象。这个DNA片段被插入到大肠杆菌中，并复制了数百万次。

24年后，戴维斯的朋友、哈佛大学遗传学家乔治-丘奇（George Church）将他的著作《再生：合成生物学如何重塑自然和我们自己》（Regenesis: How Synthetic Biology Will Reinvent Nature and Ourselves）--约53426个单词、11张jpg图像和一行JavaScript--转换成了DNA。和戴维斯一样，他将DNA重复复制，直到复制出700亿份。后来，DNA测序仪将他的书重新组合，一字不差，几乎没有错别字。

这些生物小妙招可能预示着数据存储的未来，在这个世界上，我们的所有数据都将以A、T、C和G的形式存储。Applied DNA Sciences公司总裁詹姆斯-海沃德（James Hayward）解释说：“想想你存储在笔记本电脑上的文字文档吧。”它只是一串线性代码，每个比特只有两个选项：0或1。但在DNA中，每个比特有四个选项。这四个选项意味着DNA可以在更小的空间内容纳更多的信息。如果把地球每年产生的所有信息都编码到DNA中，你可以把它放在手掌中。

事实上，乔-戴维斯（Joe Davis）已经在尝试这一概念。他计划将维基百科的所有内容编码到DNA中，并将其植入一株有4000年历史的苹果基因组中，然后种植自己的伊甸园，让“知识之树”茁壮成长，将全世界的智慧都蕴含其中。(维基百科的版本）。

四、DNA条形码原理与应用

戴维斯和丘奇将鲁尼文艺术和书籍植入DNA的原理与Applied DNA Sciences公司的研究人员为马丁吉他制作条形码的原理相同。这是一个相对简单的概念：普通的条形码是用独特的数字模式来识别产品，而这些条形码则是用独特的核苷酸序列来识别产品。

为此，科学家们首先分离出一条植物DNA链。他们对其进行拼接，剔除任何功能性遗传信息，将A、C、T和G重组为一种独一无二的模式，然后将其重新拼接在一起。然后，他们复制出数百万个DNA链，并将其应用于马丁吉他的琴身和琴弦上。

完成的DNA条形码具有遗传惰性。它的长度通常在100到近200个碱基对之间，长到足以产生一个深不可测的复杂序列，但又足够短，如果把它注入活的人体细胞，也不会发生任何事情：摄入DNA条形码并不比吃奥利奥更危险。(甚至可能更健康）。

“我们必须认识到，DNA是食物中的一种普通成分。你昨天可能吃了近一克的DNA，它来自所有植物和肉类细胞内的DNA。”Applied DNA Sciences公司纺织品销售副总裁万美琳解释说。“但是，由于DNA在有机会被摄入人体（作为普通营养物质）之前就已经降解成了它的结构单元（A、T、C、G），因此，当我们食用植物或动物基因时，它们不会被改变......因此，当用作分子条形码时，DNA在这方面与食品一样安全。”

虽然在这里合成的DNA体积很小，但其中编码的序列却比地球上任何其他条形码都要长得多。应用DNA生命科学部副总裁Michael Hogan博士在一段视频中说：“如果这是一个条形码，它就会像你的手臂一样长。”

而且，它不仅仅用于乐器和钱箱。这些DNA条形码被印在药片、货币甚至汽车上。至少有1万辆德国高档汽车拥有独特的DNA印章。瑞典最大的电力供应商在铜线上涂上DNA条形码，此举有助于将铜线盗窃案减少85%。制药公司将DNA条形码印在胶囊和药片上，以剔除可能流入供应链的危险假药。

五角大楼也在使用它。当海军中将爱德华-M-斯特劳（Edward M. Straw）被问及是什么让他夜不能寐时，他只字未提简易爆炸装置或敌方战斗人员；他回答说：“飞机紧固件。将部件固定在飞机上的螺母和螺栓，例如机翼。机翼螺栓。”这是因为，据传美军的备件系统中大约有100万个假冒零部件--劣质螺母、螺栓和紧固件，可能会成为战场上的隐患。如今，空军使用DNA条形码来确保那些在飞行过程中可能会晃动或折断的垃圾硬件永远不会出现在飞机上。

五、DNA就是真相

我获准进入了Applied DNA Sciences公司的一个法医实验室。只有少数人才有资格进入这里的法医实验室，其中能拿到证物柜钥匙的人就更少了。房间是锁着的：白色的墙壁，工作台，几位穿着实验室大衣的科学家正在操作我连名字也不会念的设备。

Applied DNA Sciences公司的纺织品实验室。图源：Applied DNA Sciences公司提供

我原以为房间里会有很多等待测试的物品，吉他、飞机螺栓和一沓沓现金。但出乎我意料的是，我看到的只是一小块布料。我被告知，每当像马丁这样的公司要检测产品的真伪时，他们只需用棉签拭擦乐器即可。“没有办法作弊。”Wan说。“因为只要有一丁点我们的DNA，我们就能找到。”

在这里，法医学家可以找出谁说的是真话。

在实验室里，方法与《犯罪现场调查》中的类似，只是没有戏剧性的音乐。这里的许多科学家以前都在法医办公室工作过。法证部主任伊拉-兰斯基（Ila Lansky）博士解释说：“我们所做的一切都与人体鉴定实验室的工作一致。”

为了正确鉴定DNA，必须对相关拭子样本进行扩增，因此要把它们送到一种叫做热循环仪的仪器中。(它基本上就是一台分子影印机：加热DNA。然后加入一种叫做聚合酶（Polymerase）的耐热酶，这种酶是在黄石国家公园的温泉中首次发现的。当DNA被再次加热时，聚合酶会帮助将DNA链的数量加倍）。如此反复进行，机器就能快速生成数百万个可测试样本。

聚合酶的发源地：黄石公园的温泉。图源： 马克-拉尔斯顿，法新社/盖蒂图片社

这批新复制的DNA被放入一台名为3500基因分析仪的冰箱大小的仪器中，该仪器以荧光为基础，可测定DNA的长度及其A、C、T和G的顺序。在20到120分钟内，结果就会出现在电脑屏幕上，呈现出崎岖不平的曲线图，波峰和波谷摇摆不定。

“你不可能找到DNA，除非你知道你在找什么。”兰斯基解释说。“只有我们知道该找什么。”

在我访问的那一天，团队并没有在分析吉他，而是在研究声称是100％纯度的超长绒棉（或称ELS）的样品。我听说棉花供应链很混乱：一个棉果可能在加利福尼亚生长，在阿肯色州轧棉，在印度织布，在埃及染色，然后回到美国的多个仓库进行分销。每一步都是“100%纯棉”被掺杂的机会。

Wan站在电脑前，指着图表。对我来说，只是一些曲线。她可能像给我展示最新的股市数据一样。但在她眼里，这却是一个令人震惊的指纹：她将这些轮廓与100%纯棉的波峰和波谷进行了比较。线条不符。

结果发现，这些棉花的ELS含量不到80%，这证明在供应链的某个环节有人在棉样中掺假。

Wan得意地笑着说：“这就是为什么我们喜欢说：DNA就是真相。”