死亡微生物组:死亡后的微生物生命

研究人员正从死后微生物的相互作用中获得洞见
来源:维基百科

希腊神话中,塔纳托斯是死亡的化身。这位恶魔负责将灵魂引导至冥界,以便在人类身体消失后,人可以永远地活下去。毫不奇怪,这个角色与恐怖的事物相关联。如今,这个名字被用于一个相当阴森的微生物学分支:死后的生命。

当包括人类在内的高等生物死亡时,数万亿的微生物会继续存活并开始进行分解。这个过程在身体停止运作后的最初几分钟内开始,并持续数周到数月,直到身体完全分解。虽然对大多数人来说,这一研究领域最好留给学术界,但其知识的应用在法医学上可能很有用。

验尸后微生物分析作为一个独立科学分支的概念始于2014年。当时,一群美国研究人员试图确定体内微生物群落的组成在死后如何变化,以及与生前微生物群落有何不同。他们通过分析尸体血液和内部器官是否存在活体微生物的迹象来做到这一点。

结果显示,随着时间的推移,细菌种群呈现出一种非常有趣的动态。随着死后时间的增加,微生物种群与活体微生物群落相比发生了显著变化。这种变化如此剧烈,以至于研究人员创造了一个新词:死后微生物组(thanatomicrobiome)。

死后微生物组的定义很简单,就是“动物宿主死亡后存在于其体内或体表的微生物群落”。之所以需要严格的参数,是为了确保该分类区别于另一个众所周知的微生物群落——尸体微生物组(necrobiome)。它涵盖了包括昆虫和其他大型生物在内的所有生命形式。对研究人员来说,这是范围过大;他们只想专注于微生物世界。

虽然这项研究打开了一扇门,但这个词本身在近几年相对鲜为人知。但上个月底,一个美国研究团队——包括2014年论文的一位作者——决定对这个词给出观点,并解释为什么它应该在用法和实践中被更频繁地使用。

对死后微生物组性质的研究一直很稀少,尽管已有一些发现对法医学界有兴趣。在物种层面,一些在生命中最重要的细菌,如乳酸杆菌(*Lactobacillus*)和拟杆菌(*Bacteroides*),会随着时间推移而减少。它们基本上依赖于活体身体才能生存。一旦宿主死亡,它们也会死亡。这些信息可以帮助确定死亡时间,仅仅通过量化这两种物种。

随着这些物种的消失,其他物种开始在不属于它们的地方繁殖。一些通常与皮肤相关的细菌会进入血液和淋巴结。此外,某些肠道细菌会穿过肠壁,迁移到其他区域生长。在7天之内,整个身体都可以被定殖,即使是体内最无菌的区域,如心包膜区域,也会变成细菌的家园。但即使是这些细菌也无法永远存活,随着身体开始干燥,它们也会消失,只留下与土壤相关的物种。

正如作者指出的那样,迄今为止收集到的信息量相对较少,仅仅是死后微生物组工作的奠基石。迄今为止,最有意义的发现是微生物群落动态的时间关联模式。但即使是这一点,也可以在现在用于帮助法医学分析以确定死亡时间。

例如,某些物种可能特定于某个环境,表明身体移动过。其他细菌和病毒可能提供有关社交活动的信息,例如食物来源和先前的社会互动。随着更多微生物类型的加入,如古菌(*Archaea*)和原生动物,可以获得更多关于死亡前后的瞬间的信息。

尽管文章强调了进展,但仍有工作要做。需要调查的最重要领域之一是外部因素的影响,如湿度、温度以及昆虫等其他高等生物的存在对种群动态的影响。但身体内部也起着作用。慢性社会行为的影响,如长期药物使用、免疫抑制和慢性疾病,已知会改变活体微生物群落。需要对这些状况的影响进行进一步研究。

尽管死后微生物组仍处于起步阶段,但毫无疑问将在未来几年内获得发展势头。考虑到微生物学界对活体微生物种群的兴趣与日俱增,对死亡后微生物活动无疑也会引起极大的兴趣。虽然这个话题很沉重,但这些答案可能会在未来帮助更好地理解法医学。

 

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自青少年时期起,Jason Tetro就把实验室视为他的第二个家。他在微生物学和免疫学方面的经验使他涉足多个领域,包括血液传播、食品和水病原体;环境微生物学;消毒和防腐;以及SARS、禽流感和寨卡病毒等新兴病原体。他目前是圭尔夫大学的访问科学家。在公众中,Jason更广为人知的名字是“The Germ Guy”(细菌 guy),他经常在媒体上以其有时非传统的视角解读科学。Jason著有两本书:《The Germ Code》(2014年入围年度科学图书奖)和《The Germ Files》(曾连续几周登上全国畅销书榜)。他还合编了《The Human Microbiome Handbook》(人类微生物组手册),该书从学术角度探讨了微生物对人类健康的影响。他住在多伦多。

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