Simposio Nacional de Ciencia y Justicia Los …¿Que son los isótopos estables ? Son distintas...

Luciano O. Valenzuela Investigador Asistente - CONICET

Laboratorio de Ecología Evolutiva Humana

Núcleo de Estudios Interdisciplinarios sobre Poblaciones Humanas de Patagonia Austral

Facultad de Ciencias Sociales, Subsede Quequén, UNCPBA

Research Assistant Professor - Department of Biology, University of Utah

CONICET - Noviembre, 2016

Los Isótopos Estables:

potencial empleo en investigaciones

forenses en Argentina.

Simposio Nacional de Ciencia y Justicia

¿Que son los isótopos estables ?

Son distintas formas estables* de un mismo elemento químico

que difieren en el numero de neutrones en su núcleo.

Isótopos estables en ciencias forenses

I Simposio Nacional de Ciencia y Justicia - CONICET - Noviembre, 2016

Carbono: 13C 12C

Nitrógeno: 15N 14N

Oxígeno: 18O 16O

Hidrógeno: 2H 1H

*Estables significa que no cambian o decaen en el tiempo

como los radioactivos.

Los isótopos estables son naturales y existen en todas las

sustancias y productos.

Las diferencias relativas de peso determinan el comportamiento de

los diferentes isótopos en distintos procesos.



Todo proceso físico, químico o biológico produce marcas

isotópicas en la sustancia o material que se genera; sea este un

tejido animal o vegetal, o un producto sintético.

Estas marcas* se incorporan al material de manera predecible

respondiendo a su ubicación geográfica, el método y las

condiciones de producción, y a los sustratos utilizados.

Dándonos una herramienta muy útil para investigaciones forenses

como no forenses.

*Las marcas son diferencias en la abundancia relativa de los diferentes isótopos.

El análisis de isótopos estables, al igual que otros análisis

químicos, ha alcanzado un desarrollo suficientemente confiable

para ser presentado como evidencia en un tribunal.

Esta técnica ha sido desarrollada lo suficente para cumplir olgadamante

los principios Daubert.

• Si la evidencia se basa en una teoría o técnica comprobable (testable).

• Si la teoría o técnica ha sido sujeta a revisión de pares y ha sido publicada.

• Si la técnica tiene una tasa de error conocida y normas que controlan su

aplicación.

• Si la ciencia suyacente es generalmente aceptada por la comunidad científica.

Establecidos en la decisión de la Corte Suprema de los Estados Unidos en Daubert contra Merrell Dow Pharmaceuticals,

Inc. Estos cuatro principios o preguntas no deben ser consideradas como "una lista de verificación o prueba definitiva” y

se proporciona a los jueces la libertad de emplear discreción y criterios propios.





Elements (2015), 11:259-264



Ehleringer et al. (2008, PNAS)

Enero 2009,

Hudson River US Airways #1549



Aplicación de datos isotópicos a la investigación forense

Incidente

Decomiso - muestra

Investigación

Consistente con un set de observaciones

conocidas?

(base de datos)

Cuales son las predicciones para las

muestras decomisadas en ese

lugar/región?

Cuales son las regiones predichas en las que esta muestra

se pudo haber originado?



1) Geo-localización* de personas basada en muestras de

pelo y dientes

Isótopos estables en ciencias forenses: ejemplos


* Región de origen, historias de viajes y movimientos

2) Método de producción y lugar de origen de drogas

(Marihuana y Cocaína)

Aplicación de datos isotópicos a la investigación forense

-3 ‰

-5 ‰

-7 ‰

Generando un gradiente de isótopos del agua a lo largo del paisaje

- Variación espacial - herramienta fundamental


Los patrones espaciales de distribución isotópica del agua son una

herramienta fundamental para investigar la región de origen de

productos y personas.

La línea es la predicción del modelo

1) Geo-localización de personas


Isótopos del agua bebida

Isóto

pos d

el pelo

La composición isotópica (H y O) del pelo (y todos los tejidos)

está determinada por la composición isotópica del agua y por lo

tanto refleja la posición geográfica.

Pelo

Agua

Modelo mecanístico predice los isótopos del

pelo a partir del agua…. y viceversa

Predecir los valores isotópicos de una

persona en distintos lugares.

o asignar una persona a alguna región

específica y descartar otras.

El modelo permite construir un

Isoscape de pelo basado en el

agua.

1) Geo-localización de personas


Caso de

“Saltair Sally”

• Encontrada en el año 2000

• Región “Saltair”, Utah

• Fosa poco profunda

• Pocas partes del esqueleto: Cráneo,

dientes, piel y algunos objetos

personales

• Edad: 20’s

reconstrucción

1) Geo-localización de personas: “Saltair Sally”


Análisis de isótopos estables de Oxígeno, Hidrógeno, Carbono y Nitrógeno

secuencial en mechón de pelo. Análisis de Oxígeno en dientes.



Meses antes de la muerte - Largo del pelo

8.0

8.5

9.0

9.5

10.0

10.5

11.0

-22 -20 -18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0

Isó

top

os d

e O

xíg

en

o

Historia de viajes de los últimos dos años de vida

Variación temporal movimientos

Tres regiones donde los valores de δ18O alcanzan equilibrio o se

acercan al mismo lugar de residencia “mínima”




8.0

8.5

9.0

9.5

10.0

10.5

11.0

-22 -20 -18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0

Isó

top

os d

e O

xíg

en

o

Región1

Región 3

Región 1

Región 2

Región 1

Además, los valores de 18O de los

dientes mostraron que creció en la

región “Intermountain West”


8.0

8.5

9.0

9.5

10.0

10.5

11.0

-22 -20 -18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0

Isóto

pos d

e O

xíg

eno

Región1

Región 3

Región 1

Región 2

Región 1



• Nació y creció en Utah.

• Con historia de ataques violentos

de su novio, a quien visitaba

frecuentemente en el estado de

Washington (costa noroeste de

EEUU).



Nikole Bakoles

“Una vez que tuvimos la información isotópica

fuimos capaces de reducir nuestra área de

búsqueda, así que no estábamos prestando

tanta atención a pistas que venían de otros

estados.” (Detective Todd Park)

Las plantas cambian su composición isotópica de manera

predecible de acuerdo a su ambiente y a su modo o forma de

cultivo.

Por lo tanto midiendo los isótopos estables en plantas

podemos inferir su lugar y modo de producción.

La abundancia relativa de los diferentes isótopos estables

responde a su ubicación geográfica, el método y las

condiciones de producción, y los sustratos utilizados.

2) Método de producción y origen de drogas


Cuanta de la marihuana en

la ciudad es de producción:

Los análisis de isótopos estables de marihuana han sido

extremadamente útiles para los servicios de EEUU

• en el interior de una casa/edificio en la ciudad?

• en lugares dentro del estado/provincia?

• en lugares fuera del estado?

• en lugares fuera de USA ?



New York City



La cocaína es, hoy en día, analizada de forma “rutinaria” (en EEUU)

para conocer sus valores de isótopos estables del Carbono y

Nitrógeno.

Ehleringer et al (2000)

Cada región tiene una “firma” isotópica



Los isótopos estables son útiles para guiar investigaciones y

proveer información tanto en casos que pueden llegar a

juicio o no.

• Guiar investigaciones – contrabando, búsqueda de personas.

• Corroborar información de otra evidencia y eliminar

posibilidades.

• Influir en la distribución de recursos por parte de las fuerzas de

seguridad.



En Argentina, y la región, no podemos “darnos el lujo” de

ignorar estas técnicas analíticas que pueden ayudar a

resolver muchos problemas que nuestra sociedad enfrenta.

Otras aplicaciones relevantes:

Isótopos estables en ciencias forenses: Argentina


En Argentina, y la región, no podemos “darnos el lujo” de

ignorar estas técnicas analíticas que pueden ayudar a

resolver muchos problemas que nuestra sociedad enfrenta.

Isótopos estables en ciencias forenses: Argentina


Predicciones basadas

variables geográficas

Estamos en buenas condiciones de hacerlo o de iniciar

el proceso.

• Que tenemos?

Recursos humanos muy bien formados.

Poder pararnos sobre todas las investigaciones

realizadas hasta hoy sin iniciar de cero.

• Que falta?

Investigación específica para la región:

creación de bases de datos, test de mapas, etc.

Laboratorios con instrumental especializado.

Jim Ehleringer

Lesley Chesson

Brett Tipple

Gabe Bowen

Thure Cerling

Shannon O’Grady

Brad Erkkila

Craig Cook

Ricardo Guichón

Pamela García Laborde

Josefina Motti

Marilina Martucci

Manuel D’Angelo

Agradecimientos

CONICET - Noviembre, 2016

Simposio Nacional de Ciencia y Justicia

Otros isótopos como herramientas de geo-localización

δ34S

Entre continentes y países

δ13C

Valenzuela et al 2012. PLoS ONE

Geo-localización de personas: Diferencias entre regiones


Valenzuela et al 2012. PLoS ONE

Otros isótopos como herramientas de geo-localización

Entre continentes y países

Tendencia latitudinal sigue

patrones esperados de distribución

C3-C4 y consume de recursos

marinos

Geo-localización de personas: Diferencias entre regiones


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