ネクロバイオーム

ネクロバイオームは、生物の死後の腐敗した遺体に関連する種のコミュニティとして定義されています。 ^[1]分解のプロセスは複雑です。死体を分解するのは微生物ですが、真菌、線虫、昆虫、大型の腐肉食動物などの他の生物も関与しています。^[2]免疫系の活動が停止すると、腸や肺に定着した微生物がそれぞれの組織を分解し、次に循環器系やリンパ系を介して体中を移動して他の組織や骨を分解します。^[3]このプロセス中に、副産物としてガスが放出されて蓄積し、腹部膨満を引き起こします。^[4]最終的に、ガスは体の傷口や自然の開口部から染み出し、一部の微生物が死体の内部から出て外部に生息する経路を提供します。^[3]死体の内臓に定着した微生物群は、タナトマイクロバイオームと呼ばれます。^[5]死体の外側の外部環境にさらされている領域は、死体バイオームの表在性微生物群集と呼ばれ、 ^{[6] [7] [5]}個人の死亡時刻と場所を決定する際に特に重要です。^[6]分解プロセスの各段階では、異なる微生物が特定の役割を果たします。死体に定着する微生物とその活動速度は、死体自体と死体の周囲の環境条件によって決まります。^[7]

人体解剖学を理解するために、紀元前3世紀頃に初めて人体死体の研究が行われたという文献上の証拠がある。^{[8]最初の人体死体研究の多くは}イタリアで行われ、イタリアでは、人体死体から死因を判定した最古の記録は1286年に遡る。^{[8]しかし、}キリスト教やその他の宗教的信念の広がりにより人体解剖が違法となったこともあり、人体に対する理解はゆっくりとしか進んでいなかった。^[8]

13世紀まで、解剖学的な理解のために人間以外の動物のみが解剖されていましたが、その頃、人体をより深く理解するためには人間の死体が必要であることが当局に認識されました。^[8]アントニー・ファン・レーウェンフックが微生物を視覚化できるレンズを設計したのは1676年になってからであり、 ^[9]微生物が死後の体を理解するのに役立つと考えられるようになったのは18世紀後半になってからでした。^[10]

現代では、研究には人間の死体が使われていますが、他の動物モデルの方がより大きなサンプルサイズを提供でき、より制御された研究を行うことができます。^{[11] [12]}人間と一部の非人間動物の間の微生物のコロニー形成は非常に似ているため、それらのモデルを使用して人間の腐敗プロセスを理解することができます。^[13] 豚は、陸上環境での人間の腐敗プロセスを理解するために繰り返し使用されてきました。 ^{[14] [15]豚は、その大きさ、まばらな毛、}消化管に見られる類似した細菌のため、人間の腐敗を研究するのに適しています。^[16]豚の死体は、人間の死体を研究対象として使用する際に存在する変動の問題も最小限に抑えます。^[17]

高度な分子技術により、死体に生息し、死体を分解する微生物群を特定することが可能になったが、この研究は比較的新しい。^[5]死体バイオームの研究は、死亡時刻や死因の特定にますます役立つようになり、^{[7] [5]}犯罪現場の捜査にも役立つ。^[18]

ネクロバイオームは、植物や動物の分解を触媒する細菌やその他の生物のさまざまなコミュニティを扱うため、この特定のバイオームは法医学においてますます重要な部分となっています。腐敗した遺体の下や周囲の空間を占める微生物は、遺体に固有のものであり、指紋が一人の人間にのみ固有のものであるのと同様です。^{[19]この区別を利用して、犯罪現場の法医学調査官は}埋葬地を区別できるだけでなく、遺体がそこにあった期間や、死亡が起こった可能性のある予測される場所に関する具体的な事実情報を得ることができます。^[20]

法医学微生物学者は、死体に存在する微生物を分析することで、死亡の時間と場所を特定する方法を研究しています。^[21]微生物による死体の腐敗のタイムラインは、微生物時計として知られています。微生物の存在または不在に基づいて、死体が特定の場所にどれくらいの期間あったかを推定します。 ^[22] 4日間の期間後に体に生息する細菌種の遷移は、死後の最小時間の指標です。^[23]最近、細菌だけで死後の間隔を判断できるかどうかを判断する研究が行われています。^[11]死体の腐敗の原因となる細菌は、死体に見られる細菌が多様で急速に変化するため、研究が難しい場合があります。^{[24] [11]}細菌は、腐肉食動物、空気、または水によって死体に持ち込まれる可能性があります。^[25]温度や土壌などの他の環境要因も、死体に見られる微生物に影響を与える可能性があります。^[25]

死亡時刻は、死体に付着している細菌の種類や量だけでなく、細菌が生成する化学物質によっても推定できる。法医学人類学者の アルパド・ヴァスは、1990年代に行った研究で、細菌が脂肪組織、筋肉、胃の中の食物残渣などを分解する際に生成される3種類の脂肪酸が、法医学調査中に死亡からの経過時間を予測するのに役立つことを突き止めた。^[26]

法医昆虫学は、腐敗した人間の体内に見られる昆虫（節足動物）を研究するもので、死後3～4日経過後の死後経過期間の判定に役立ちます。 ^[27]死体にはさまざまな種類のハエが寄ってきて、そこに卵を産みます。^{[26]そのため、1種の}ハエの発育段階とさまざまな種の遷移の両方から、死後どのくらいの期間が経過したかを推定することができます。昆虫の存在とライフサイクルは気温や環境条件によって変化するため、この種の分析では実際の死亡時刻はわかりませんが、死後最短時間しかわかりません。死者は、見つかったウジ虫の中で最も古いウジ虫よりも長く死んでいたはずがありません。^[27]

昆虫の活動も死因を示すことがあります。クロバエは通常、アクセスしやすく、かつ保護されている自然の体腔に卵を産みます。ウジの活動パターンが他の場所に見られる場合、周囲の組織が腐敗していたとしても、刺し傷などの傷害を示している可能性があります。毒物による死の場合、毒素の痕跡がウジに摂取された可能性がありますが、害はありません。^[27]

昆虫種は特定の地理的分布域と既知の生息地の好みを持っている傾向があるため、法医昆虫学者は死後に遺体が移動されたかどうかを判断することができます。死体バイオーム内の昆虫を分析することで、死体が発見された場所とは異なる生態学的または地理的環境で死亡したかどうかがわかります。^[27]

人体の腐敗は、ボディ・ファームと呼ばれる研究施設で研究されている。米国には、 テネシー大学ノックスビル校、ウェスタン・カロライナ大学、テキサス州立大学、サム・ヒューストン州立大学、サザン・イリノイ大学、コロラド・メサ大学、サウスフロリダ大学の7つの教育機関にこのような施設がある。これらの施設では、屋外や冷凍環境、地中埋設、車内など、あらゆる腐敗の仕方で死体の腐敗を研究している。^[28]死体の研究を通じて、専門家は微生物のタイムラインを調べ、各死体が置かれたさまざまな場所での各段階での典型的な状況を記録している。^[28]

2013年、サム・ヒューストン州立大学の南東テキサス応用法医学科学施設で、研究者らは自然の屋外環境に置かれた2体の腐敗死体で増殖する細菌を記録した。研究者らは、細菌によって生成される硫化水素とメタンが蓄積して死体を膨張させる膨張期に焦点を当てた。研究者らは、「膨張期の終わりまでに...クロストリジウムなどの嫌気性細菌が優勢になり」、口腔内の細菌交換では「クロストリジウムを含む細菌群であるフィルミクテスへのシフトが見られた」ことを発見した。 ^[26]

ミシガン州立大学の法医学研究者ジェニファー・ペカルは、2019年までに、さまざまな状態の約2,000体の遺体の微生物を研究してきた。彼女は、イタリア、オーストリア、フランスの科学者のデータと一致する死体バイオームのパターンを提唱した。彼らは、死後約48時間で「微生物群集の大きな一貫した変化」が起こり、「死後2日以上か以下かを判断するのはかなり簡単」になることを発見した。ペカルはまた、微生物検査が将来、病理学者が死因となった未診断の病状を判定するのに役立つことを期待している。 ^[26]

英国ウェスト・ヨークシャーのハダーズフィールド大学で2019年に行われた研究では、ウサギの毛皮がネクロバイオームに与える影響を調査した。実験にはペットフード会社キーゼブリンクから購入した6匹の死んだウサギが使用された。毛皮は被験者のうち3匹の胴体から取り除かれた。6つのサンプルはすべて「清潔なプラスチック容器に入った滅菌砂」の上に置かれました。 ^[29]容器を覆う蓋は鳥や他の腐肉食動物が死骸に近づくのを防ぎ、容器の側面に開けられた小さな穴は容器が大学の建物の屋上に露出している間、空気の流れと昆虫の活動を可能にした。サンプルは口の中、空気環境にさらされた胴体の上部皮膚、砂と接触した胴体の下部皮膚から採取された。最も多く存在していたのはプロテオバクテリアで、分解の活発な段階ではフィルミクテス門、バクテロイデス門、放線菌が続いた。分解が進むと、口腔内のプロテオバクテリアは 99.4% から 81.6% に減少しましたが、毛皮のないサンプルで最も多く見られました。ファーミクテスは、毛皮のあるサンプルと毛皮のないサンプルの両方で、皮膚サンプルで最も多く見られました。最後に、プロテオバクテリアは、毛皮のあるサンプルと毛皮のないサンプルの両方で、分解が始まったばかりの土壌界面に最も多く見られました。研究者らはまた、アクチノバクテリアは活性段階で最も少なく、乾燥段階ではさらに減少したと指摘しました。実験の結論は、細菌群集は分解の過程で変化しましたが、最も顕著な変化は「毛皮の有無とは無関係に」異なる解剖学的領域に起因するというものでした。^[29]

ネクロバイオームを分析する技術には、リン脂質脂肪酸（PLFA）分析^[17] 、土壌脂肪酸メチルエステル総量^[17]、DNAプロファイリング^[17]などがある。この技術は、サンプルコレクションを科学者が解読できる配列に簡素化するために使用される。ネクロバイオームの簡素化された配列は、その名前と一致するようにデータバンクに送られる。普遍的なアルゴリズム技術がないため、世界のさまざまな地域のさまざまなプラットフォームで知識のギャップがある。そのギャップを埋めるためには、技術の拡張が必要である。しかし、ニーズの特定、研究、プロトタイプの開発、受け入れ、採用など、いくつかの障害がある。^[30]

研究者たちは、死後2日以内の精度で時間を予測するアルゴリズムの開発に取り組んでおり、これは法医昆虫学で示された時間枠よりも改善されるだろう。 ^[31]ジェニファー・ペカルは、これらのコンピュータモデルは「正確性を保証するために、死亡時刻がわかっている遺体でテストする必要がある」と述べている。2020年現在、この技術が利用可能になるまでには、まだ5年から10年かかる。^[26]

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