Некробиом определяется как сообщество видов , связанных с разлагающимися останками после смерти организма. [1] Процесс разложения сложен. Микробы разлагают трупы , но другие организмы, включая грибки , нематоды , насекомых и более крупных животных- падальщиков , также вносят свой вклад. [2] Как только иммунная система перестает быть активной, микробы, колонизирующие кишечник и легкие, разлагают свои соответствующие ткани , а затем перемещаются по всему телу через кровеносную и лимфатическую системы, чтобы разрушить другие ткани и кости . [3] Во время этого процесса в качестве побочного продукта выделяются газы , которые накапливаются, вызывая вздутие живота . [4] В конце концов газы просачиваются через раны тела и естественные отверстия , предоставляя некоторым микробам возможность выйти изнутри трупа и поселиться снаружи. [3] Микробные сообщества, колонизирующие внутренние органы трупа, называются танатомикробиомом . [5] Область за пределами трупа, которая подвергается воздействию внешней среды, называется эпинекротическими микробными сообществами некробиома, [6] [7] [5] и особенно важна при определении времени и места смерти человека. [6] Различные микробы играют определенную роль на каждом этапе процесса разложения. Микробы, которые колонизируют труп, и скорость их активности определяются самим трупом и окружающими его условиями окружающей среды. [7]
Существуют текстовые свидетельства того, что человеческие трупы впервые были изучены около третьего века до нашей эры, чтобы получить представление об анатомии человека . [8] Многие из первых исследований человеческих трупов проводились в Италии , где самая ранняя запись об определении причины смерти по человеческому трупу датируется 1286 годом. [8] Однако понимание человеческого тела прогрессировало медленно, отчасти потому, что распространение христианства и других религиозных верований привело к тому, что вскрытие людей стало незаконным. [8]
Только нечеловеческие животные подвергались анатомическому препарированию до 13-го века, когда чиновники поняли, что человеческие трупы необходимы для лучшего понимания человеческого тела. [8] Только в 1676 году Антони ван Левенгук разработал линзу , которая позволила визуализировать микробов, [9] и только в конце 18-го века микробы стали считаться полезными для изучения тела после смерти. [10]
В наше время человеческие трупы используются для исследований , но другие модели животных могут обеспечить более крупные размеры выборки и производить более контролируемые исследования . [11] [12] Микробная колонизация между людьми и некоторыми нечеловеческими животными настолько схожа, что эти модели можно использовать для понимания процесса разложения людей. [13] Свиньи неоднократно использовались для понимания процесса разложения человека в наземных условиях. [14] [15] Свиньи подходят для изучения разложения человека из-за их размера, редких волос и похожих бактерий, обнаруженных в их желудочно-кишечном тракте . [16] Туши свиней также сводят к минимуму проблему вариации, которая существует при использовании человеческих трупов в качестве объектов исследования. [17]
Сложные молекулярные методы позволили идентифицировать микробные сообщества, которые обитают в трупах и разлагают их; однако это исследование является довольно новым. [5] Изучение некробиома становится все более полезным для определения времени и причины смерти, [7] [5], что полезно при расследовании преступлений. [18]
Поскольку некробиом имеет дело с различными сообществами бактерий и других организмов, которые катализируют разложение растений и животных, этот конкретный биом становится все более важной частью судебной экспертизы . Микробы, занимающие пространство под и вокруг разлагающегося тела, уникальны для него — подобно тому, как отпечатки пальцев являются исключительно уникальными только для одного человека. [19] Используя эту дифференциацию, судебные следователи на месте преступления могут различать места захоронения , а также получать конкретную фактическую информацию о том, как долго тело находилось там, и о прогнозируемой области, в которой могла произойти смерть. [20]
Судебные микробиологи исследуют способы определения времени и места смерти, анализируя микробы, присутствующие на трупе. [21] Микробная шкала времени разложения тела известна как микробные часы . Она оценивает, как долго тело находилось в определенном месте, на основе присутствующих или отсутствующих микробов. [22] Последовательность видов бактерий, заселяющих тело после четырехдневного периода, является индикатором минимального времени с момента смерти. [23] Недавно были проведены исследования, чтобы определить, могут ли бактерии сами по себе определять интервал после смерти. [11] Бактерии, ответственные за разложение трупов, может быть трудно изучать, поскольку бактерии, обнаруженные на трупе, различаются и быстро изменяются. [24] [11] Бактерии могут быть занесены на труп падальщиками, воздухом или водой. [25] Другие факторы окружающей среды, такие как температура и почва, могут влиять на микробы, обнаруженные на трупе. [25]
Время смерти можно оценить не только по типу и количеству бактерий на трупе, но и по химическим соединениям, вырабатываемым этими бактериями. Судебный антрополог Арпад Васс определил на основе исследований, которые он провел в 1990-х годах, что три типа жирных кислот , вырабатываемых, когда бактерии расщепляют жировые ткани , мышцы и остатки пищи в желудке , полезны для прогнозирования времени с момента смерти во время судебно-медицинских расследований. [26]
Судебная энтомология , изучение насекомых ( членистоногих ), обнаруженных в разлагающихся телах людей, полезна для определения посмертного интервала по прошествии 3-4 дней с момента смерти. [27] Различные виды мух обычно притягиваются к трупу и обычно откладывают там свои яйца. [26] Таким образом, как стадии развития одного вида мух , так и последовательность различных видов могут дать оценку того, как давно человек умер. Поскольку присутствие и жизненный цикл насекомых различаются в зависимости от температуры и условий окружающей среды, этот тип анализа не может дать фактическое время смерти, а дает только минимальное время с момента смерти. Умерший не мог быть мертв дольше, чем самая старая найденная личинка . [27]
Активность насекомых также может указывать на причину смерти. Мясные мухи обычно откладывают яйца в естественные полости тела, которые легко доступны, но также защищены. Если характер активности личинок проявляется в другом месте, это может указывать на травму , например, колотую рану , даже если окружающая ткань разложилась. В случае смерти, вызванной ядом , следы токсина могли быть потреблены личинками, не причинив им вреда. [27]
Поскольку виды насекомых, как правило, имеют определенные географические ареалы и известные предпочтения в отношении среды обитания , судебные энтомологи могут определить, было ли тело перемещено после смерти. Анализ насекомых в некробиоме может указать, произошла ли смерть в иной экологической или географической среде, чем та, где был найден труп. [27]
Разложение человеческих тел изучается в исследовательских учреждениях, известных как фермы тел . Такие учреждения находятся в семи учебных заведениях в Соединенных Штатах : Университет Теннесси в Ноксвилле , Университет Западной Каролины , Техасский государственный университет , Университет штата Сэм Хьюстон , Университет Южного Иллинойса , Университет Колорадо Меса и Университет Южной Флориды . Эти учреждения изучают разложение трупов всеми возможными способами распада, в том числе в открытой или замороженной среде, захоронение под землей или внутри автомобилей. [28] Изучая трупы, эксперты изучают микробную временную шкалу и документируют, что типично для каждой стадии в различных местах, где находится каждое тело. [28]
В 2013 году в Юго-восточном техасском центре прикладной судебной экспертизы в Университете Сэма Хьюстона исследователи задокументировали рост бактерий в двух разлагающихся трупах, помещенных в естественную внешнюю среду. Их внимание было сосредоточено на стадии вздутия, когда сероводород и метан, вырабатываемые бактериями, накапливаются и раздувают труп. Они обнаружили, что «к концу периода вздутия... анаэробные бактерии, такие как Clostridia, стали доминирующими», а мазки из ротовой полости «показали сдвиг в сторону Firmicutes , группы бактерий, включающей Clostridia». [26]
К 2019 году Дженнифер Печаль, исследователь в области судебной медицины в Университете штата Мичиган , работала с микробами на почти 2000 человеческих останках в самых разных условиях. Она предложила модель некробиома, которая совпадает с данными ученых из Италии, Австрии и Франции. Они обнаружили, что «большой, последовательный сдвиг в микробном сообществе» происходит примерно через 48 часов после смерти, что позволяет «довольно легко определить, было ли тело мертво более или менее 2 дней». Печаль также надеется, что микробные тесты можно будет использовать в будущем, чтобы помочь патологоанатомам определять недиагностированные заболевания, которые стали причиной смерти. [26]
Исследование 2019 года в Университете Хаддерсфилда в Западном Йоркшире , Соединенное Королевство, было направлено на изучение влияния меха на некробиом кроликов . В эксперименте участвовали шесть мертвых кроликов, купленных у компании по производству кормов для домашних животных Kiezebrink. Мех был удален с туловищ трех испытуемых. Все шесть образцов были помещены на «стерильный песок в чистые пластиковые контейнеры». [29] Крышки, закрывающие контейнеры, не позволяли птицам и другим падальщикам получить доступ к тушам , в то время как небольшие отверстия, просверленные в боковых стенках контейнеров, обеспечивали поток воздуха и активность насекомых, пока контейнеры находились на крыше университетского здания. Образцы собирали из внутренней части рта, верхней части кожи туловища, подвергавшейся воздействию воздушной среды, и нижней части кожи туловища, контактировавшей с песком. Наиболее многочисленными были протеобактерии , за которыми следовали Firmicutes, Bacteroidetes и Actinobacteria во время активной стадии разложения. На поздней стадии разложения количество Proteobacteria снизилось с 99,4% до 81,6% в полости рта, но было наиболее многочисленным в образцах без меха. Firmicutes были наиболее многочисленными в образцах кожи как в образцах с мехом, так и без меха. Наконец, Proteobacteria была наиболее многочисленной в почвенном интерфейсе в начале разложения как в образцах с мехом, так и без меха. Исследователи также отметили, что количество Actinobacteria было наименее многочисленным в активной стадии и еще больше уменьшилось во время сухой стадии. Вывод эксперимента состоял в том, что хотя бактериальные сообщества изменились в ходе разложения, наиболее значительная вариация приписывается различным анатомическим областям, «но независимо от наличия меха». [29]
Методы анализа некробиома включают анализ жирных кислот фосфолипидов (PLFA), [17] общие метиловые эфиры жирных кислот почвы , [17] и профилирование ДНК . [17] Эта технология используется для упрощения сбора образцов в последовательности, которые могут читать ученые. Упрощенная последовательность некробиома пропускается через банк данных, чтобы соответствовать его названию. Из-за отсутствия универсальной технологии алгоритмов существует пробел в знаниях на различных платформах в разных регионах мира. Чтобы закрыть этот пробел, необходимо расширение технологии. Однако есть несколько препятствий, включая определение потребностей, исследования, разработку прототипа, принятие и внедрение. [30]
Исследователи работают над алгоритмом для прогнозирования времени с момента смерти с точностью до двух дней, что будет улучшением по сравнению с временными рамками, которые дает судебная энтомология. [31] Дженнифер Печаль утверждает, что эти компьютерные модели должны «быть протестированы на телах с известным временем смерти, чтобы убедиться в их точности». По состоянию на 2020 год эта технология все еще будет доступна через 5–10 лет. [26]