ラマン分光法によるカロテノイドと脂質の劣化追跡による指紋残留物の経時解析

なぜ指紋は時間とともに変化するのか

指紋は犯罪捜査の基盤ですが、隆線パターンだけを伝えているわけではありません。接触後にゆっくり分解する微量の体脂や天然色素も含まれています。本研究は法廷や捜査にとって重要な問いを立てます：これらの化学変化を読み取ることで指紋の「古さ」を推定でき、したがってその指紋が事件当時につけられたものか、それともずっと前のものかを判断できるでしょうか？

触れずに指紋の内部を覗く

研究者たちはラマン分光と呼ばれる光学手法を用いて、現像するまで目に見えない「潜在」指紋の化学混合物を調べました。ラマン装置は試料に色付きの光を当て、散乱して戻る光を測ることで分子ごとのバーコードのような情報を得ます。本研究では指紋残留物中の主な成分として、主に食事由来の黄色〜橙色の色素であるカロテノイドと、皮膚油に由来する脂質の二つに着目しました。ラマン測定は非接触で行えるため、原理的には犯罪現場で指紋を損なうことなく直接同様の分析が行える可能性があります。

指紋の経時変化を追う

これらの成分が時間とともにどのように変化するかを追跡するために、科学者たちは成人男性3名から指紋を採取し、90日間にわたり厳密に管理された実験室条件下でサンプルを保存しました。各指紋から複数日にわたり多数のラマンスペクトルを記録し、重なり合う信号を数学的に分離してカロテノイドといくつかの脂質種の寄与を抽出しました。さらに一人の提供者で簡単な食事試験を行い、短期間カロテノイド摂取を制限すると、指紋中のこれら色素由来の信号が顕著に低下し、その後回復するのを確認しました。これは生活様式や栄養状態も化学的な指紋を残し得ることを示唆します。

速く消える色素と遅く変化する油分

測定結果はカロテノイドが特に壊れやすいことを明らかにしました。これらの信号は古典的な「一次」減衰曲線に合うように減少し、残量に比例した速度で失われることを示しました。しかしその速度は個人間で大きく異なりました：ある提供者ではカロテノイド信号が約10日でほとんど消失した一方、別の提供者では約80日間検出可能でした。ラマンスペクトルのピークを詳しく見ると、カロテノイド分子はまず異なる形状にねじれ、その後分解して酸化副生成物を形成していることが示されました。脂質は異なる挙動を示しました。特定のスペクトル指標は、長い炭素鎖中の二重結合が徐々に構造を変えた後に失われることを示しており、これは皮膚油が数週間かけて酸化され分解されていくより緩やかな過程を反映しています。

分子レベルの摩耗が何を示すか

複数のラマン特徴量を同時に追跡することで、研究チームは各指紋内で起きる分子の「摩耗」のタイムラインを再構築しました。初期段階では、いくつかの微妙な再配列が起きていても脂質中の反応性結合の総数はわずかしか変化しませんでした。およそ40日頃に、これらの不飽和結合に対応する化学的シグネチャーが急激に低下し、強い酸化が進行したことを示しました。同時に、脂質の頭部基における結合切断に関連する弱いが示唆力のあるバンドが見られ、脂肪がより小さな断片に切断される加水分解が進行していることを示唆しました。色素データと合わせて、このことは層状の像を与えます：目に見える隆線は似て見えても、その下にある化学は予測可能ではあるが個人差のある様相で年を取るのです。

これが犯罪捜査に意味すること

平たく言えば、本研究は適切な光を指紋に照射することで、その内部化学がどの程度経時変化しているかを明らかにできることを示しています。カロテノイド色素は急速に薄れ、皮膚油は月単位でよりゆっくりと変化します。このパターンは理論上、指紋が残された時期を推定する化学的な時計に応用できる可能性があります。しかし、提供者間の大きな差や、本研究が理想化された実験室条件下でのわずか3名の被験者によるものである点は、法廷で即座に使える段階ではないことを意味します。むしろこの研究は概念実証であり、非破壊の光学的手法で指紋残留物の時間依存変化を追跡できることを示し、将来的に誰の指紋かだけでなくおおよそいつ置かれたかを推定できるようにするためのより大規模な研究の基礎を築くものです。

引用: de Carvalho, J.P.S., Santos, A.S., de Souza, M.A. et al. Aging analysis of latent fingerprint residues by tracking carotenoid and lipid degradation by Raman spectroscopy. Sci Rep 16, 9608 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-025-32986-9

キーワード: 指紋の経時変化, 法科学分光学, ラマン解析, カロテノイドと脂質, 犯罪現場の証拠