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ANTH 246 Forensic Science Lecture Notes

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ANTH 246
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History and Development 01/23/2014 Definition: Forensic science is the application of science to criminal and civil laws Course focuses on application of biological sciences to laws that are enforced by units in a criminal justice  system  Hans Gross and Edmond Locard Gross­ founder of Criminalistics­ use of scientific method in criminal investigation  Locard­ expanded on ideas of Gross Ex. Counterfeit metal coins were found, suspect’s clothing brought in & Locard found the same metal traces  of the counterfeiter’s clothes Locard’s exchange principle­ when 2 objects come into contact with one another materials are exchanged Alphonse Bertillon 1879 Developed system of personal identification Anthropometry­ measured height, torso, head, etc.  Eventually faded Because of: Measurement error Body changed as people aged Francis Galton Developed classification for fingerprints  Published Fingerprints  in 1892 Statistical proof of fingerprints for identification  Sir Alec Jeffreys 1984­ Developed the first DNA profiling test used DNA fingerprinting method to identify the murder of 2 young girls (Lynda Man and Dawn Ashworth) compared DNA from semen from the dead bodies to sample taken from Colin Pitchfork cleared Richard Buckland from charges Skills of a forensic scientist Must be skilled in applying the principles and techniques of physical and natural sciences to the analysis of  the many types of evidence that may be recovered during an investigation Provides expert court testimony Crime Lab Unit Physical Science unit Biology unit Firearms unit Document Examination Unit Photography Unit Optional Services for full service labs Toxicology Unit Latent fingerprint unit Polygraph Unit Voice print unit  Other Forensic Science Specialties Forensic Odontology Computer Forensics Forensic Anthropology  Different Levels Federal FBI NCIS State Illinois State Police County City  International  International Criminal Police Organization (Interpol) The Crime Lab Rapid growth, not very well planned 350 public crime lab and about the same amount of private ones increase is a result of: Supreme Court decisions in 1960s­ police placed greater emphasis on scientifically evaluated evidence DNA Proposition 69 California  DNA Unsolved Crime and Innocence Protection Act Proposed in 2004­ if you are arrested (even if not found guilty) DNA sample is taken and stored in database DNA can be used to find family members who may have committed a crime PROS: Info can be used to stop serial criminals Used to solve cold cases Cold cases are cases that haven’t been solved for a year or so CONS: th Violates the 4  Amendment DNA info and sample stored automatically If not found guilty, need to petition state to expunge info No guarantee that they will expunge the info Estimates that 1/3 of all cases don’t result in a conviction 1% of investigations were aided by identifying DNA matches with national databases Balance between public safety and privacy Ex. USA Patriot Act Admissibility of Scientific Evidence 01/23/2014 Scientific Method­ Hypothesis Explanation of Observation Relevant Testable or Falsifiable Consistent with what has already been confirmed Predictive Simple Hypothesis The goal of the scientist is to falsify the hypothesis  Confirming evidence is only justifiable when it comes out of an attempt to falsify The more general the hypothesis the stronger the explanatory power The simplest explanation (fewest assumptions) is preferred­ Occam’s Razor The Scientific Method­ Forensic Science Observation usually at a crime scene Formulate a reasonable hypothesis to address the observation Test the hypothesis through experimentation Methods used to test hypothesis need to be validated Without validation, scientific evidence and test of hypothesis may not be admissible in court  How does one demonstrate validation of scientific methods, measures, tests in court ? James Alphonso Frye vs U.S. (1923) A prominent physician was murdered in Washington DC in 1920 Frey was suspected of the murder and confessed to the Metropolitan Police in 1921 Admissibility of Scientific Evidence 01/23/2014 Frye convicted of 2  degree murder  1923­ Frye appealed his conviction for second degree murder Appeal based on courts refusal to let Frye introduce evidence about his truthfulness through a “systolic  blood pressure deception test”—crude precursor to the polygraph Court decision upheld in appeal Justice Van Orsdel General acceptance The Frye Standard The Frye v U.S. decision set guidelines for determining the admissibility of scientific evidence into the  courtroom To meet the Frye standard the evidence in question must be “generally accepted”  by the scientific community Multiple expert witnesses would be used to demonstrate “general acceptance” Publication and peer review as a way of demonstrating “general acceptance” Some believe Frye to be too stringent Federal Rules of Evidence 702 Rule 702. Testimony by experts If scientific, technical, or other specialized knowledge will assist the trier of fact to understand the evidence  of to determine a fact in issue, a witness qualified as an expert by knowledge, skill, experience, training or  education, may testify therto in the form of an opinion or otherwise if (1) the testimony is sufficiently based  upon reliable facts or data. (2) the testimony is the product of reliable principles and methods and (3) the  witness has applied the principles and methods reliably to the facts of the case Expert witness testimony and Scientific Evidence admissible if it is “reasonably  reliable” “reasonably reliable” more lenient than “generally accepted” allowed if the expert witness testimony would benefit the jury in understanding the technical aspects of  evidence  met the conditions of reliable facts or data reliable principles and methods methods applied reliably to facts of the case Daubert vs. Merrel Dow 1993 1700 actions were brought alleging that the anti­naseau drug, Benedictin, caused birth defects Admissibility of Scientific Evidence 01/23/2014 Merrel Dow provided published epidemiological studies demonstrating that Benedictin does not cause birth  defects. Merrel Dow provided published epidemiological studies demonstrating that Benedictin does not cause birth  defects Daubert offered expert witness testimony Live animal studies suggesting causation Similarities of Benedictin and agents known to cause birth defects Re­analysis of the published studies of Benedictin District court held the Frye standard and Daubet’s expert witness testimony was inadmissible th 9  Circuit  Court affirmed the Frye standard Supreme Court reviewed Daubert and ruled that FRE 702 does not require “general acceptance” Daubert supersedes Frye The US Supreme Court asserted that the Frye standard is not an absolute prerequisite to the admissibility  of scientific evidence Trial judges were said to be ultimately responsible as “gatekeepers” for the  admissibility and validity of scientific evidence presented in their courts, as well as all expert  testimony   Some believe Daubert will result in admittance of pseudo­science Daubert Criteria for Admissibility 1. Whether the scientific technique or theory has been tested 2. Whether the technique has been subject to peer review and publication 3. Whether the techniques have an acceptable rate of error 4. Whether the scientific theory or method has attracted widespread acceptance within a relevant scientific  community  Kuhmo Tire Co vs Carmichael (1999) Carmichael driving a minivan and the tire blew out. One passenger died and others injured Carmichael sued Kuhmo Tire Co. claiming that the tire was defective Carmichael’s case rested largely on expert testimony of tire failure expert District court judge acted as “gatekeeper” and excluded what was considered  unsound scientific evidence th 11  Circuit court overruled district’s court ruling on basis that this was technical evidence and not scientific  evidence Admissibility of Scientific Evidence 01/23/2014 Supreme court reversed the 11  court decision to overrule the district court Noted that the line between “scientific” and “technical” knowledge is not always clear and sees no  convincing need to distinguish between the two types ok knowledge This case extends Daubert ruling and the role of judge as the “gatekeeper” to all expert testimony 2009 NRC Report on Forensic Science Science, State, Justice, Commerce and Related Agencies Appropriations Act of 2006 Assess present and future needs Brandon Mayfield Case 2004 terrorist attacks on commuter trains in Madrid  Fingerprint identified and sent to FBI FBI used database and identified Brandon Mayfield Other info cast doubt on these findings even though both prints were similar  01/23/2014 Frye vs. United States (1923) – “Generally Accepted” Federal Rules of Evidence 702 – “Reasonably Reliable” Daubert vs. Merrel Dow (1993) – “gatekeeper” Kuhmo Tire Co vs Carmichael  ­ Expanded “gatekeeper” role to wider range of evidence Eye Witness Identification  Evidence received form a witness who has actually seen an event and can so testify in court Powerful as juries tend to pay extra attention to eye witness testimony and consider it trustworthy and  convincing Analogy—memory works like videotape DNA evidence has increasingly shown eye witness testimony can be unreliable Reconstructive errors “schemas”—packets of knowledge that correspond to encountered people, objects or situations Humans store information in the way that makes the most sense to them (according to their schemas) When recalling information it may be distorted due to fitting it into existing schemas Fredrick Bartlett Experiment Participants had to memorize a shape then asked to draw it later They drew a pickaxe or a turf cutter depending on how they encoded it  Recalling memories can be distorted due to schemas Recalling memories can be contaminated due to leading questions  Weapon Focus Human have a limited capacity for processing information The witness can describe the weapon in great detail but usually not the face of the robber or other aspects  of the crime.  Other cognitive factors Stress 01/23/2014 Cross­racial identification bias  Reducing False ID in Police Lineups Pre­lineup instructions Administrative “Blind” lineup Simultaneous vs sequential presentation “Known innocent” fillers Fillers should match description Unique features: tattoos, scars, unusual hairstyles Securing , Searching and collecting at the Crime Scene Upon arrival at the Crime Scene, the first responding officer must: 1. Acquire medical assistance for injured victims Medical personnel avoid disturbing evidence and approach the victim by an indirect route 2. Detain any potential suspects or witnesses 3. Secure the crime scene to the greatest extent possible the boundary is sealed off, and guards are posted at the entry to the crime scene if needed All civilians and unauthorized personnel are excluded from the crime scene 4. Call for additional personnel Forensic investigator or additional officers The Walkthrough, initial survey, command center 1. Perpetrator’s point of entry and exit are located 2. Obvious items of evidence located & documented 3. Conditions of the scene recorded a. Special attention to timing and things that don’t fit 01/23/2014 4. Suggestions of secondary crime scene 5. Command center setup  a. Setup outside primary crime scene b. Lead investigator assigns tasks c. Equipment storage d. Meeting location e. Communication between primary and other crime scenes Searching the Crime Scenes The search for physical evidence at a crime scene must be through and systematic The search pattern selected will normally depend on the size and locale of the scene and the number of  collectors participating in the search Physical evidence can be anything from massive objects to microscopic traces Line/strip search pattern One or two investigators start at the boundary and search in straight line across to the other boundary Grid search pattern Two or more investigators form a grid by searching in perpendicular lines  Spiral search pattern One investigator, outward or inward spiral  Wheel/Ray search pattern Multiple investigators, outward or inward from boundary to center  Quadrant/Zone search pattern Scene divided into zones and one or more investigators search the zone Useful for outdoor or large crime scenes  Crime Scene Notes Begins when investigator is contacted and requested at the crime scene 01/23/2014 Notes contain Personnel log Observations made by investigator Time observations were made Notes written in bound notebook with ink  Investigator may record notes on audio tape Leaves hand free Must be transcribed Crime scene photography  Photographs should document crime scene in unaltered condition Crime scene photographs should record the area in which the crimes actually took place and all adjacent  areas where important acts occurred Each crime scene should be photographed as completely as possible in a logical succession Jurors can easily follow Relate specific evidence to larger crime scene Photographs taken at a crime scene: 1. Show the layout of the crime scene 2. Show the position of collected and uncollected evidence 3. Show the point of view of victims, suspects, and witnesses  4. Show the original condition of items of evidence at the scene Minimum of four photos  1. Overview photograph 2. Medium­range photograph 3. Close­up photograph 4. Close­up photograph with scale 01/23/2014 Overview photographs of the entire scene and surrounding area, including points of exit and entry, are  taken first  Taken from the outside borders of the scene and from various angles Include a “visual tag” an object recorded in multiple overview photographs, to help visually piece the scene  together Medium­range photographs show the layout of smaller significant areas of the crime scene Include at least one photograph of the “center” of the scene Close­up photographs are taken last and show greater detail of individual objects or evidence Taken at a 90 degree angle to the object, with and without evidence makers and scales  Crime scene sketches 1. Clearly show the layout of a crime scene 2. Illustrate the relationship in space of all significant items and features 3. Clarify objects and features already described in notes or shown in photographs 4. Show measurements over long distances and topography of outdoor scenes 5. Depict possible paths of entry, exit and movement through the scene  6. Demonstrate whether the account of a victim, suspect, or witness is feasible Goal is to secure and document crime scene while minimizing changes or alterations to crime scene and  evidence  Types of Physical Evidence  Blood, semen, and saliva Documents Drugs Explosives Fibers Fingerprints 01/23/2014 Firearms and ammunition Glass Hair Impressions Organs and Physiological fluids Paint Petroleum products Plastic bags Plastic, rubber, and other polymers Powder residues Soil and minerals Tool marks  Vehicles lights  Wood and other vegetative matter Procedures for collection  Prevent Contamination Breakage Evaporation Accidental scratching or bending  The use of latex gloves, disposable forceps, and sanitized equipment reduces the chance for contamination Whenever possible, one should keep evidence in its original as found at the crime scene Packaging Separate containers Avoid cross­contamination Evidence collection kits Physical Evidence 01/23/2014 Goal is to secure and document crime scene while minimizing changes or alterations to crime scene and  evidence Physical Evidence 01/23/2014 Chain Of Custody Chain of Custody­ a list of all persons who came into possession of an item of evidence Continuity of possession, or the chain of custody, must be established whenever evidence is presented in  court as an exhibit Adherence to standard procedures in recording the location of evidence, marking it for identification, and  properly completing evidence submission forms for laboratory analysis is critical to chain of custody This means that ever person who handled or examined the evidence and where it is at all times must be  accounted for Problems of Chain of Custody with DNA Samples OJ Simpson trial Accused of murdering his wife (Nicole Brown Simpson) and Ronald Goldman Police Officer Mark Furhman involved in collecting evidence from the crime scene and suspect’s residence Mark Furhman shown to be a racist in trial Defense suggested scenario that Mark Furhman planted evidence to help convict OJ Simpson. Specifically,  Furhman planted blood from OJ’s reference sample on gloves and other evidence  Obtaining Reference Samples Standard/Reference Sample—Physical evidence whose origin is known, such as blood or hair from a  suspect, that can be compared to crime­scene evidence The examination of evidence, whether it is soil, blood, glass, hair, fibers, and so on, often requires  comparison with a known standard/reference sample OJ Reference Sample Reference blood sample taken from OJ Reference blood samples contain chemical EDTA to prevent coagulation Small amount of volume was missing from OJ sample—tech admitted to spilling a little bit of the blood Blood analyzed from glove and gate of crime scene had high amount of EDTA... but EDTA occurs naturally  in the environment Impossible to document origin of reference and evidence samples Physical Evidence 01/23/2014 The Solution: DNA  Tracer­ Unique Molecular Identifier Custom molecule Variable site in middle­ unique Ease of detection—always identifiable peak Technology requires no additional laboratory machinery; does not change processes The process: DNA Tracer­ Unique Molecular Identifier Sample collected with standard swab Swab applied to FTA card with Tracer Tracer permanently locked to sample Purpose of Examining Physical Evidence Identification: determination of the physical or chemical identity of a substance Comparison analysis: Expose a suspect specimen and a standard/reference specimen to the same tests  and examinations to determine whether or not they have a common origin  Comparative Analysis Determine whether or not a suspect specimen and a standard/reference specimen have a common origin Both the standard/reference and the suspect specimen are subject to the same tests The forensic comparison is actually a two­step procedure First, combinations of select properties are chosen from the suspect and the standard/reference specimen  for comparison Second, once the examination has been completed, the forensic scientist must be prepared to render a  conclusion with respect to the origins Role of Probability  To comprehend the evidential value of a comparison, one must appreciate the role that probability has in  ascertaining the origins of two or more specimens Simply defined, probability is the measure of the occurance of an event In flipping a coin probability is easy to establish 50% chance of heads Physical Evidence 01/23/2014 Classifying Characteristics Individual characteristics Evidence that can be associated to a common source with an extremely high degree of probability is said to  possess individual characteristics  Probability of evidence and reference sample match so high that possibility of evidence independently  acquiring the same characteristics of the suspect specimen is highly unlikely Class Characteristics Evidence associated only with a group is said to have class characteristics For example: analysis of single­layer of a paint chip from a vehicle In OJ’s case he had a White Bronco but there are other white Broncos Product Rule Class characteristics can become extremely useful with the product rule The probability of characteristic A and characteristic B on evidence is the product of the individual  probabilities for A and B Characteristics must be independent P(A and B) = P(A) x P(B) P(A and B and C) = P(A) x P(B) x P(C) Individual Characteristics  In all cases, it is not possible to state with mathematical exactness the probability that the specimens are of  common origin It can only be concluded that this probability is so high as to defy mathematical calculations or human  comprehension Using Physical Evidence As the number of different object linking an individual to a crime scene increases, so does the likelihood of  that individual’s involvement with the crime Just as important, a person may be exonerated or excluded from suspicion if physical evidence collected at  a crime scene is found to be different from standard/reference samples collected from that subject Physical evidence used to convict or exonerate! Physical Evidence 01/23/2014 DNA Evidence Ideals for DNA Evidence Identification through database Create morphological profile using DNA evidence (e.g. height, weight, hair color, eye color) Create behavioral profile using DNA evidence (e.g. addictive behavior, aggressiveness) DNA Ideology The belief that for each of us our physical and mental well­being are pre­programmed and reflect the  composition of our individual DNA Environmental factors are essential components for most human traits! In utero Parental effects Childhood Adult Phenotype The observable characteristics of traits of an organism  Morphological Height Skin color Disease Diabetes Schizophrenia Physiological Response to stress Behavioral Aggressiveness  Physical Evidence 01/23/2014 Mendelian Traits­ Traits of Simple Inheritance Monogenic (controlled by only one gene) Discontinuous (present or absent) Expression not greatly affected by the environment Represent a small fraction of all human traits Examples of human mendelian traits Wet/dry earwax Attached/unattached earlobes PTC bitter taster/ non­taster Face freckles Red hair  Widow’s peak  Albinism Cheek dimples Complex Inherited Traits Polygenic: genes at multiple loci Continuous in distribution Strongly influenced by the environment Nearly all human traits are complex Examples of complex inherited traits Height Weight Skin color Cholesterol levels Aggressiveness Torso length Head shape (Cephalic index) Phenotype = Genotype+ Environment GxE interactions polygenic GxG interactions Heredity, Basic Molecular Biology and Population Genetics 01/23/2014 Review on moodle Heredity, Basic Molecular Biology and Population Genetics 01/23/2014 Reading on Forensic science standards panel Eye Color Not exactly a simple trait Two genes control a majority of variation of eye color OCA2 and HERC2 Chromosome 15 Test can predict ~90% accuracy blue vs. brown eyes in Europeans Used mostly by police; hasn’t really been needed to be used in court Complex inherited traits Five Genes Associated with Face Shape Studied twins Genes contribute 2% max to variation in face shape Epistasis­ Gene at one locus may affect gene at another locus (e.g, gene for complete baldness is epistatic  to genes for hair color Pleiotropy: single gene may affect many different traits (e.g, gene for TB resistance associated with Tay­ Sach’s disease Polygenic trait Definitions Locus­ where a gene is located in the genome Phenotype­ a trait of an individual (disease, behavior, physiological, morphological) Heredity, Basic Molecular Biology and Population Genetics 01/23/2014 Alleles­ variations of genes that provide variation in a trait (blue or brown eyes) Genotype­ two alleles at a locus Heterozygous­ two different alleles at a locus  Homozygous­ two of the same alleles at a locus Heredity The passing of traits to offspring Previous generation Ancestors over many generations Mendel’s Laws for Simple Traits Law of segregation Heredity material is a discrete unit that can segregate Law of Independent Assortment Heritable traits are independent of one another Does not hold for traits with genes (or genomic regions) close together on a chromosome Punnett Square This inheritance pattern can be modeled using a Punnett Square, and the probability of particular types of  offspring being born can be estimated Human Genome 23 pairs of chromosomes 3 billion base pairs Sex chromosomes XX­ female Heredity, Basic Molecular Biology and Population Genetics 01/23/2014 XY­ male Meiosis and the formation of gametes­ diploid cells become haploid Replication First cell division Second cell division Crossing Over During Meiosis when cells cross over some genetic info gets transferred too Variation in DNA and traits Random shuffling of chromosomes A couple can produce over 70 trillion possible combinations of chromosomes in a zygote Crossing over Discovery of DNA 1953: Watson and Crick Rosalind Franklin­ did much of the research but didn’t get credit Nucleotide A nitrogen containing base Purines and Pyrimidines Purines are nucleotides with double rings Pyrimidines are nucleotides with single rings  Heredity, Basic Molecular Biology and Population Genetics 01/23/2014 Watson­Crick Structure Double­stranded, strand running in opposite directions Sugar and phosphate groups alternate as backbone Specific base pairing: A with T and G with C, leading to complementarity  Watson Crick Model Properties Genetic info stored in the linear sequence of bases Mutations are caused by any change in the order of number of bases in a gene Complementarity of strands allows replication.. Gene=coding DNA A gene is specific sequence of nucleotide bases, whose sequences carry the info required for... Central Dogma of Molecular Genetics Direction of transmission of genetic info is DNA to RNA to protein (DNA serves as template for its own  replication and for the transcription of RNA, which is translated
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