Микробиология разложения
Микробиология разложения — это изучение всех микроорганизмов, участвующих в разложении , химических и физических процессов, в ходе которых органическое вещество расщепляется и восстанавливается до исходных элементов.
Микробиологию разложения можно разделить на две области интересов, а именно разложение растительного материала и разложение трупов и туш.
Разложение растительных материалов обычно изучают, чтобы понять круговорот углерода в данной среде и понять последующее воздействие на качество почвы . Разложение растительного материала также часто называют компостированием. Разложение трупов и туш стало важной областью исследований в области судебно-медицинской тафономии .
Микробиология разложения растительного сырья
[ редактировать ]Разрушение растительности во многом зависит от уровня кислорода и влажности. Во время разложения микроорганизмам для дыхания необходим кислород. Если в среде разложения преобладают анаэробные условия, микробная активность будет медленной и, следовательно, разложение будет медленным. Соответствующий уровень влажности необходим для размножения микроорганизмов и активного разложения органических веществ. В засушливой среде бактерии и грибы высыхают и не могут участвовать в разложении. Во влажной среде развиваются анаэробные условия, и разложение также можно значительно замедлить. Разлагающиеся микроорганизмы также требуют соответствующих растительных субстратов для достижения хорошего уровня разложения. Обычно это означает наличие подходящего соотношения углерода и азота (C:N). Считается, что идеальное соотношение углерода и азота при компостировании составляет примерно 30:1. Как и любой микробный процесс, разложение растительного опада микроорганизмами также будет зависеть от температуры. Например, листья на земле не будут разлагаться в зимние месяцы, когда образуется снежный покров, поскольку температуры слишком низкие для поддержания микробной активности. [ 1 ]
Микробиология разложения трупов и туш
[ редактировать ]Процессы разложения трупов и туш изучаются в области судебно-медицинской тафономии с целью:
- помощь в оценке посмертного интервала (PMI) или времени после смерти;
- помощь в поиске потенциальных тайных могил.
Декомпозиционную микробиологию применительно к судебно-медицинской тафономии можно разделить на 2 группы исследований:
- микроорганизмы изнутри организма;
- микроорганизмов из среды разложения.
Микроорганизмы в организме
[ редактировать ]При рассмотрении трупов и туш гниение — это размножение микроорганизмов в организме после смерти, а также разрушение тканей, вызванное ростом бактерий. Первыми признаками гниения обычно являются изменения цвета тела, которые могут варьироваться от оттенков зеленого, синего, красного или черного в зависимости от 1) места, где наблюдаются изменения цвета, и 2) того, на каком этапе процесса разложения происходит наблюдение. Это явление известно как мраморность. Изменение цвета является результатом высвобождения желчных пигментов в результате ферментативной атаки печени , желчного пузыря и поджелудочной железы и выделения продуктов распада гемоглобина. [ 2 ] Размножение бактерий по организму сопровождается выделением значительного количества газов вследствие их ферментативной способности . [ 3 ] По мере того как газы накапливаются в полостях тела, тело разбухает и вступает в стадию разложения.
Поскольку кислород присутствует в организме в начале разложения, аэробные бактерии процветают на первых стадиях процесса. По мере увеличения микробной популяции накопление газов переводит окружающую среду в анаэробные условия, за которыми, как следствие, следует переход к анаэробным бактериям . [ 4 ] Считается, что желудочно-кишечные бактерии ответственны за большинство гнилостных процессов, происходящих в трупах и тушах. Частично это можно объяснить впечатляющей концентрацией жизнеспособных желудочно-кишечных организмов и метаболическими способностями, которыми они обладают, что позволяет им использовать множество различных источников питательных веществ. [ 5 ] Желудочно-кишечные бактерии также способны мигрировать из кишечника в любой другой участок тела с помощью лимфатической системы и кровеносных сосудов . [ 6 ] Кроме того, мы знаем, что колиформные разновидности стафилококков являются важными представителями аэробных гнилостных бактерий и что представители рода Clostridium составляют большую часть анаэробных гнилостных бактерий. [ 7 ]
Микроорганизмы вне организма
[ редактировать ]Трупы и туши обычно оставляют разлагаться при контакте с почвой, будь то захоронение в могиле или оставление разлагаться на поверхности почвы. Это позволяет микроорганизмам, находящимся в почве и воздухе, контактировать с телом и принимать участие в процессе разложения. Сообщества почвенных микроорганизмов претерпевают изменения и в результате выщелачивания жидкостей разложения в окружающую среду. На трупах и тушах часто наблюдаются признаки роста грибков, что позволяет предположить, что грибы используют организм в качестве источника питательных веществ.
Точное воздействие, которое разложение может оказать на микробные сообщества окружающей почвы, остается неясным, поскольку некоторые исследования показали увеличение микробной биомассы после разложения, тогда как в других было отмечено снижение. Вполне вероятно, что выживание микроорганизмов на протяжении всего процесса разложения сильно зависит от множества факторов окружающей среды, включая pH, температуру и влажность.
Жидкости разложения и почвенная микробиология
[ редактировать ]Жидкости разложения, попадающие в почву, представляют собой важный приток органических веществ и могут также содержать большую микробную нагрузку организмов из организма. [ 8 ] Область, где большая часть жидкости разложения вымывается в почву, часто называют островом разложения трупа (CDI). [ 9 ] Было замечено, что разложение может оказать благоприятное влияние на рост растений из-за повышения плодородия, что является полезным инструментом при попытке обнаружить тайные могилы. [ 10 ] Изменения в концентрации питательных веществ могут иметь долгосрочные последствия, которые сохраняются даже спустя годы после полного исчезновения тела или туши. [ 11 ] Влияние, которое резкий приток питательных веществ может оказать на микроорганизмы и растительность данного участка, не совсем понятно, но похоже, что разложение изначально оказывает ингибирующее действие на начальной стадии, прежде чем перейти ко второй стадии усиленного роста.
Грибы разложения
[ редактировать ]
Хорошо известно, что грибы гетеротрофны по соединениям углерода и почти всем другим необходимым им питательным веществам. Они должны получать их посредством сапрофитных или паразитических связей со своими хозяевами, что вовлекает их во многие процессы разложения.
Было выявлено две основные группы грибов, связанных с разложением трупов:
- аммиачные грибы
- постгнилостные грибы
Аммиачные грибы делятся на две группы, называемые «грибы ранней стадии» и «грибы поздней стадии». Такая классификация возможна благодаря преемственности, наблюдаемой между типами грибов, плодоносящих в среде захоронения или вокруг нее. Переход между двумя группами происходит после выделения азотистых продуктов из тела при разложении. Грибы ранней стадии описываются как аскомицеты , дейтеромицеты и сапрофитные базидиомицеты , тогда как грибы поздней стадии состоят из эктомикоризных базидиомицетов. [ 12 ]
Грибы разложения как средства оценки PMI
[ редактировать ]Учитывая, что количество судебно-медицинских дел, в которых наблюдаются значительные количества мицелия, довольно велико, исследование микот, связанных с трупами, может оказаться ценным для научного сообщества, поскольку они обладают большим судебно-медицинским потенциалом.
На сегодняшний день опубликована только одна попытка использования грибов в качестве маркера PMI в судебно-медицинском деле. [ 13 ] В исследовании сообщалось о присутствии двух типов грибов ( Penicillium и Aspergillus ) на теле, найденном в колодце в Японии, и утверждалось, что они могут оценить PMI примерно как десять дней на основе известных циклов роста рассматриваемых грибов.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ МакКинли, В.Л.; Вестал, младший; Эральп, А.Е. (1985). «Микробная активность при компостировании». Биоцикл . 26 (10): 47–50.
- ^ Джилл-Кинг, Харрелл (1997). «Глава Химические и ультраструктурные аспекты разложения» . В Хаглданде, Уильям Д. (ред.). Судебно-медицинская тафономия: Посмертная судьба человеческих останков . ЦРК Пресс. стр. 93–108 . ISBN 978-0-8493-9434-8 .
- ^ Васс, А.А.; Барщик, С.А.; Сега, Г.; Катон, Дж.; Скин, Дж. Т.; Любовь, Джей Си (2002). «Химия разложения человеческих останков: новая методика определения посмертного интервала» . Журнал судебной медицины . 47 (3). Уайли-Блэквелл: 542–553. дои : 10.1520/JFS15294J . ПМИД 12051334 .
- ^ Джанауэй, Роберт С. (1996). «Распад человеческих останков и связанных с ними материалов». В Хантере, Джон; Робертс, Шарлотта; Мартинс, Энтони (ред.). Исследования преступности: Введение в судебную археологию . Бэтсфорд. стр. 58–85. ISBN 0-415-16612-8 .
- ^ Уилсон, Майкл (2005). Микробные обитатели человека: их экология и роль в здоровье и заболеваниях . Издательство Кембриджского университета . ISBN 0-521-84158-5 .
- ^ Джанауэй, Роберт С. (1996). «Распад человеческих останков и связанных с ними материалов». В Хантере, Джон; Робертс, Шарлотта; Мартинс, Энтони (ред.). Исследования преступности: Введение в судебную археологию . Бэтсфорд. стр. 58–85. ISBN 0-415-16612-8 .
- ^ Джанауэй, Роберт С. (1996). «Распад человеческих останков и связанных с ними материалов». В Хантере, Джон; Робертс, Шарлотта; Мартинс, Энтони (ред.). Исследования преступности: Введение в судебную археологию . Бэтсфорд. стр. 58–85. ISBN 0-415-16612-8 .
- ^ Путман, Р.Дж. (1978). «Поток энергии и органических веществ из туши во время разложения: разложение падали мелких млекопитающих в системах с умеренным климатом 2». Ойкос . 31 (1). Уайли Блэквелл: 58–68. дои : 10.2307/3543384 . JSTOR 3543384 .
- ^ Картер, DO; Йеллолис, Д.; Тиббетт, М. (2006). «Разложение трупов в наземных экосистемах» . Naturwissenschaften . 94 (1). Спрингер: 12–24. Бибкод : 2007NW.....94...12C . дои : 10.1007/s00114-006-0159-1 . ПМИД 17091303 . S2CID 13518728 .
- ^ Хантер, Джон; Кокс, Маргарет (2005). Судебная археология: достижения теории и практики . Рутледж . ISBN 0-415-27312-9 .
- ^ Таун, Э.Г. (2000). «Прерийная растительность и реакция почвы на питательные вещества на трупы копытных». Экология . 122 (2). Спрингер: 232–239. Бибкод : 2000Oecol.122..232T . дои : 10.1007/PL00008851 . JSTOR 4222536 . ПМИД 28308377 . S2CID 38347086 .
- ^ Картер, Дэвид О.; Тиббетт, Марк (2003). «Тафономическая микота: грибы с судебно-медицинским потенциалом» . Журнал судебной медицины . 48 (1). Блэквелл: 168–171. дои : 10.1520/JFS2002169 . ПМИД 12570221 .
- ^ Нагаи, Тошиаки; Токудоме, Сёго (2006). Хитосуги Такаши ; , Масахито; Киёси , ; Куросу , Акира 4). Эльзевир: 240–242 . 10.1016/ . PMID 16798051 j.legalmed.2006.04.005