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科学:土壤内存在分解尸体的专职菌

 yangmill 2015-12-12

    死后遗体组织中的蛋白质、脂肪和碳水化合物,在腐败菌的作用下不断分解为简单的有机物和无机物,组织器官逐渐液化崩解,最后软组织消失而残留下遗骨,这就是遗体腐败的全过程。学术上公认的看法是,分解尸体的腐败菌主要来自肠道内细菌,但最新的研究发现,在土壤内存在一类专门负责分解动物尸体的细菌,而且这种细菌在不同地区没有差别,提示在不同地区的土壤中都存在一些专门等待分解尸体的细菌,这一发现让人觉得不可思议,但又似乎是意料之中。

   细菌的种类非常多,也造成细菌的功能有非常细的分类。从我们了解的致病菌的线索我们就可以发现,细菌在感染目标器官都存在选择性,有肺炎球菌,有脑膜炎球菌,有上呼吸道特异感染细菌。就是说,同样是人体组织,细菌都有选择性。毕竟个体细菌的基因组规模比较小,每种细菌只能依靠特殊的营养生存可以理解,这样也符合大量不同细菌相互协作的现实,例如在胃肠道内细菌的种类非常多,但也不是无限多。在土壤中细菌的数量可能远高于胃肠道,因为胃肠道本质上是土壤这种外在环境的内化,从生存条件上来说更为苛刻或特异。不过我们对细菌世界还有许多不了解,因此经常出现这样的意外发现并不意外。

最新研究发现,无论把尸体埋在任何地区,分解尸体的微生物,包括细菌、真菌和昆虫都是一样的,似乎是这些微生物和昆虫在土壤中等待尸体的到来。这一发现对法医判断死亡时间很重要。

俄勒冈大学微生物学家Brendan Bohannan认为,这一发现将会改写生态学的教科书。

与植物不同,动物尸体有非常丰富含氮和碳的营养物质,对微生物来说,动物尸体是营养大餐。荷兰乌得勒支大学微生物生态学家George Kowalchuk说,虽然我们对秃鹰、浣熊和绿头苍蝇处理尸体非常重要,但是我们对微生物分解尸体的过程才刚开始。

为发现细菌在分解尸体的作用,科罗拉多州大学进化生物学家Jessica Metcalf首先计划对分解尸体的微生物类型进行调查,她用126只小鼠尸体埋在三个不同土壤内,分别来自科罗拉多短草草原、海滩松亚高山森林和德克萨斯州沙漠。18月后,她从这些动物尸体的皮肤、胃肠道和周围土壤内上采集样本,在来自南德克萨斯州立大学应用法医学系教授Sam Houston帮助下,她从4个捐献的男人腐败尸体,其中两具在冬季室外,2具在春季室外。

分析微生物是巨大的挑战,因为许多细菌没办法在实验室内人工培养,为了分析微生物,包括真菌和蠕虫。Metcalf 和加州大学圣地亚哥分校Rob Knight实验宏基因组学技术,对来自尸体和土壤的样本 DNA进行序列分析。为分析这些序列,他们专门开发出一个复杂的计算软件。

他们的结果发现,负责分解尸体的细菌主要来自土壤,而不是来自胃肠道,这与过去大多数学者的看法不同。更奇怪的是,分解尸体的细菌类型不受季节、地区和其他分解者的影响,都是一样的。

北亚利桑那大学生物信息学家Greg Caporaso说,这一研究说明土壤内有微生物种子库,一些细菌数量非常少,但是一旦某种适合其生长的营养物质出现,这些细菌就可以复活并大量繁殖。曾经研究过尸体味道的比利时鲁汶大学法医毒理学家Eva Cuypers说,这一结果出乎意料。最奇怪的是来自不同地区的土壤中竟然存在同样的分解尸体的细菌。这可能对解释她过去发现的尸体独特味道有帮助。

论文20151211日在《科学》发布。研究没有对尸体分解早期阶段进行分析,但可以发现分解尸体的细菌种类变化存在可预期规律。动物死亡后,肠道内微生物是造成尸体腐败的第一部,但是这些厌氧为主的细菌不擅长分解动物蛋白质(人类消化动物蛋白主要依靠自己的小肠,细菌主要负责消化植物营养),那么这一工作由来自土壤内的需氧微生物代替。这些微生物由于营养缺乏数量非常上,一旦出现尸体,会复活起来大量繁殖。随着尸体营养被消化,真菌和蠕虫逐渐代替细菌发挥后期清扫场地的作用。

这个研究结果对法医学是非常重要的,我们许多人觉得一些冷门学科不容易发表高水平研究论文,看最近法医领域研究尸体也能发表这种高质量的论文,说明是没有找到研究的窍门。关键是将尸体分解与当前最时髦的宏基因组学结合起来,并发现了意外的研究结果。




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