Категории: БиологияМедицина

Ферма тел: открытие судебно-медицинских секретов

Лайнуть/Поделиться

Исследователи на трупных фермах изучают микробов, участвующих в процессе разложения, для идентификации трупов и точного определения время смерти.

Пожилая женщина лежит на спине в грязи, склонив голову набок и согнув локти, как будто собирается встать. Она мертва уже три месяца, ее лицо исказилось до неузнаваемости, а кожа стала такой тонкой, что напоминает пленку, обтягивающую кости. Ее тело – одно из более чем 150 таких же тел, разложенных под деревьями приблизительно на 12 тысячах квадратных метров лесной территории, гниющих на открытом воздухе или покрытых пластиком.

Для постороннего это может выглядеть как свалка серийного убийцы, но это просто еще один день в Университете Теннесси(США), Ноксвиллском научно-исследовательском центре антропологии, широко известном как «ферма тел». Это первый из немногих подобных объектов в мире, где исследователи изучают процессы разложения человеческого тела, а сотрудники правоохранительных органов учатся находить человеческие останки на местах преступлений.

Мертвая женщина должна сыграть свою роль в развитии одной из отраслей расследований уголовных преступлений: анализе и “допросе” триллионов микроорганизмов и других существ, ставших свидетелями смерти.

«Это захватывающее время», – говорит Дауни Стедман, директор школьного центра судебной антропологии, с которым сотрудничает ферма тел. «Мы живем в эпоху технологий, когда микробы могут помочь узнать время смерти, определить, перемещали ли тело после убийства, а также рассказать о состоянии здоровья человека при жизни, благодаря чему его удастся в итоге идентифицировать».

Дауни Вулф Стедман (справа), директор Центра судебной антропологии Университета Теннесси, широко известного как Body Farm(Ферма тел). Исследования показали, что животные – плохая основа для сравнения при определении времени смерти человека | Майк Беллем для The New York Times

Определение времени смерти также является важным аспектом судебно-медицинской экспертизы и одним из основных направлений исследований на ферме тел. Когда личность не установлена, посмертный интервал может помочь следователям сузить круг поиска лиц, находящихся в базе пропавших без вести. Если выясняется, что человек скончался, по крайней мере, год назад, то понятно, что не стоит искать среди недавних случаев.

По данным Национальной системы пропавших без вести и неопознанных лиц, в США ежегодно пропадает более 600 000 человек, и ежегодно 4400 тел нуждаются в опознании. До 1000 остаются неопознанными более года.

Еще одна причина, по которой важно установить время смерти, заключается в том, что это помогает следователям оценить алиби потенциальных преступников в делах об убийствах. Из более чем 16000 убийств в США в 2018 году почти 40 процентов остались нераскрытыми.

Небольшой экскурс в определение времени смерти

Определить время смерти не так просто. В первые часы и дни после смерти судмедэксперты полагаются на три основных показателя: algor mortis (температура тела), rigor mortis (трупное окоченение) и livor mortis (трупные пятна). Но эти признаки быстро исчезают.

По мере того как разложение набирает обороты, судебные антропологи выделяют пять физических стадий разложения: «свежий», во время которого человеческое тело все еще выглядит относительно нормальным; «вздутие», когда тело наполняется газами; «активный распад», когда мягкие ткани трупа разлагаются; «глубокий распад» и, наконец, «скелет».

На каждом этапе специалисты уделяют пристальное внимание личинкам мясных мух, извивающимся в плоти трупа. В теплый ясный день мухам требуется лишь несколько минут, чтобы обнаружить даже небольшой очаг разложения — для них он как мигающая неоновая вывеска, объявляющая об отличном месте, где можно вкусно пообедать и размножиться. Их прибытие заводит биологические часы, по которым ученые, пользуясь знаниями о жизни личинок, могут приблизительно определить время, когда мухи колонизировали тело.

Но техника, широко используемая в телевизионных драмах, таких как «CSI» и «Закон и порядок», не идеальна. Например, убийца, который засовывает свою жертву в холодильник или на несколько дней заворачивает ее в полиэтилен, откладывает колонизацию тела мухами, тем самым искусственно сокращая посмертный интервал. Даже дождь задерживает насекомых. Вопреки тому, что показывают по телевидению, мухи не всегда являются индикатором.

Вот почему следователи, судебные антропологи и другие ученые в восторге от микробов в некробиоме – этот термин часто используется для описания всей экосистемы, связанной с разложением, от крупных млекопитающих-падальщиков до организмов, невидимых невооруженным глазом.

По словам Дженнифер ДеБрюн, почвоведа из Университета Теннесси, микробы хороши тем, что они вездесущи. Они есть летом, зимой, в помещении, на улице, на теле, запечатанном в пластик. Не нужно ждать, пока они появятся, как насекомые.

Достижения в области секвенирования ДНК и машинного обучения позволяют идентифицировать бактерии, грибки и другие микробы, связанные с гниением, и искать предсказуемые закономерности, которые в конечном счете могут помочь более точно установить время смерти. Микробы являются основной движущей силой разложения. Именно по этой причине в них кроется большой потенциал, используемый учеными для выяснения обстоятельств смерти, и для установления посмертного интервала.

История основания фермы тел

Судебный Антропологический центр – детище Уильяма М. Басса, известного остеолога или специалиста по костям, поступившего на факультет судебной антропологии в Университете Теннесси в 1971 году. На этой должности и на своей предыдущей работе в Университете Канзаса в Лоуренсе, Басс часто помогал правоохранительным органам опознавать останки жертв. Но между Канзасом и Теннесси была большая разница. В засушливом климате Канзаса полиция часто приносила ему коробки с костями и обрывки мумифицированной ткани. Во влажном Теннесси трупы были более свежими, пахнущими и кишели личинками. Басс хотел узнать больше о приблизительном времени смерти в таких условиях, поэтому он пошел к декану и сказал, что ему нужна земля, чтобы положить на нее трупы.

Декан отправил его договариваться с человеком, отвечающим за сельскохозяйственный кампус. И вскоре Басс и его ученики открыли мастерскую в свинарнике, где изучали невостребованные тела, предоставленные государственными медицинскими экспертами. Вначале они хотели узнать ответы на основные вопросы, например, сколько времени потребуется на то, чтобы череп стал видимым.
В 1980 году Басс убедил школу выделить ему участок земли поближе к университетскому городку за университетским медицинским центром, где в больнице много лет сжигали мусор. Он залил бетонную плиту площадью около двух квадратных метров и обнес ее сетчатым забором. Здесь он и его ученики могли продолжить свои исследования, тщательно фиксируя закономерности и время разложения. Постепенно исследования расширились, и они стали регистрировать появление мясных мух, стадии развития личинок и другие переменные.

Некоторые тела помещали обнаженными, другие были одеты; какие-то закапывали или покрывали пластиком, большинство лежали на открытом воздухе. Несколько тел даже поместили в багажники автомобилей или погрузили в воду, чтобы имитировать обстановку на местах преступлений.

Донорская программа центра была учреждена в 1981 году, и с тех пор около 1700 человек завещали свои останки Исследовательскому центру антропологии Университета Теннесси, который сейчас занимает поросшую лесом территорию площадью около трех акров. В здании, посвященном Бассу, находится самая большая в стране коллекция современных скелетов, классная комната, лаборатория и зона приема, где принимаются и обрабатываются тела доноров. В качестве будущих доноров зарегистрировались не менее 4000 человек.

Доноры фермы тел

Как правило, доноры – это обычные люди, заинтересованные в помощи науке и уголовному правосудию. Они регистрируются и носят в кошельках карточку(прям, как любители крионики), указывающую на их намерение оказаться на ферме после смерти(или получить услугу криоконсервации, в случае трансгуманистов). Им предлагается бесплатная доставка в пределах ста миль от Ноксвилла; за пределами этой области семьи должны организовать транспорт. Когда доноры прибывают, их выгружают в гараж, где взвешивают и измеряют. Фотографируют шрамы, травмы и татуировки. Собираются образцы волос, крови и ногтей. Трупы либо хранятся в большом холодильнике от 12 до 24 часов, либо перемещаются прямо на территорию, покрытую лесом, где они пребывают до тех пор, пока от них не останется один скелет.

«Мы можем видеть ежедневные (даже ежечасные) изменения в сотнях тел на протяжении многих лет в разные сезоны, в разных сценариях и в разных микросредах», – говорит Стедман. «Это дает нам большой объем данных, помогающих оценить время, прошедшее после смерти в каждом конкретном случае».

Ларри Сеннетт – офицер полиции на пенсии из Лексингтона, Кентукки, который в настоящее время работает руководителем Департамента уголовного правосудия. Он считает, что ферма тел является «беспрецедентным» ресурсом для обучения офицеров тому, как обращаться с найденными человеческими останками: от тщательной маркировки периметра места смерти до удаления слоев почвы для очистки скелета.

«Они изучают каждый сценарий смерти», – говорит Сеннетт. «Большинству офицеров в мире такой опыт недоступен».

Кристина Придди, детектив из офиса шерифа округа Хардин, рассказала, как работала над делом, в котором фигурировала пара, забившая человека до смерти, а затем похоронившая тело недалеко от дома. Временная шкала показала, что он был похоронен, может быть, день или два назад. Полиция нашла могилу. Детектив смогла дать инструкции, как выкопать тело, не уничтожив улик. Оба партнера были признаны виновными в убийстве.

До создания фермы тел в Теннесси данные о посмертных интервалах получали в результате исследований животных аналогов, в основном свиней. Возможность изучать человеческие останки изменила правила игры в области судебной антропологии, которая в последние годы быстро расширилась.

Другие фермы тел

Станция судебно-остеологических исследований Университета Западной Каролины, основанная в 2007 году, стала второй фермой тел в США. Помимо того, что центр служит лабораторией для изучения процесса разложения на высоте 700 метров в горах Голубого хребта, он является и тренировочной площадкой для собак, которых обучают искать человеческие останки.

Третий и крупнейший центр судебно-антропологических исследований открылся в 2008 году в Техасском государственном университете Сан-Маркос. На территории площадью более 100 тысяч квадратных метров были собраны ценные данные о разложении в Центральном холмистом районе, и проводились исследования скорости уничтожения тела стервятниками. Второе учреждение в Техасе расположено в Государственном университете Сэма Хьюстона, известном своей программой уголовного правосудия, в юго-восточной части штата. Дополнительные фермы тел были созданы в Иллинойсе, Колорадо, Южной Флориде и северном Мичигане, что дает возможность сравнить, как тела разлагаются в различных средах от субтропических болот до засушливых пустынь и заснеженных равнин.

В 2016 году в Австралии открылась первая ферма тел за пределами США — австралийский Центр тафономических экспериментальных исследований площадью около 50 тысяч квадратных метров на окраине Сиднея. Ученые обнаружили, что тела, разлагающиеся в кустах, имеют тенденцию подвергаться некоторой степени естественной мумификации. Год спустя клиническая больница в Амстердаме получила разрешение на изучение разложения тел, захороненных в неглубоких могилах. А летом 2019 года в Квебеке открылась новая ферма тел, дающая ученым возможность изучить посмертный распад в северном климате, где зимние температуры могут опускаться до -30 градусов.

«Чем больше таких объектов, тем лучше, потому что несмотря на то, что большинство наших исследований применимы к любой среде, некоторые вопросы довольно специфичны», – говорит Стедман. «Например, мы не знаем, как тела ведут себя в вечной мерзлоте. Мы можем делать лишь предположения, все это еще предстоит изучить. Исследуя уникальную среду, мы можем лучше понять универсальные принципы».

Она особенно воодушевлена инновациями, позволяющими расширить исследования. С помощью новых технологий можно анализировать вещи, выходящие за рамки большой тройки – температуры, влажности, насекомых – и смотреть на химию, структуру клеток, протеомику и другие важные детали.

«Мы все еще рассматриваем тот же вопрос – как долго этот человек мертв, но технологии позволяют нам погрузиться глубже», – добавляет Стедман.

Микробные часы

Микробы начинают свою работу, как только мы делаем последний вздох. Даже пребывание в холодильнике остановит не всех — некоторые организмы способны на активную деятельность, правда, с очень низкой скоростью, даже при отрицательных температурах.

Когда сердце перестает работать, иммунная система организма отключается, и микроорганизмы в кишечнике начинают размножаться, быстро потребляя питательные вещества. Безумный пир бактерий, поглощающих тело изнутри, создает газы, заставляющие тело раздуваться. В конце концов, давление разрывает кожу, вызывая выделение жидкости, питающей различные типы микробов и привлекающей бактерии, грибки и нематоды извне. По мере того, как жидкости и питательные вещества покидают тело, плоть начинает провисать и становиться хрупкой, обнажая кости. На открытом воздухе животные-падальщики часто заканчивают очистку останков.

Джессика Меткалф, микробиолог из Университета штата Колорадо, в течение нескольких лет работает в надежде разработать новый инструмент судебной экспертизы. Она называет это «микробными часами», и они состоят из групп видов, которые со временем поднимаются и исчезают сложным, но предсказуемым образом. По мере того, как становятся доступными различные питательные вещества, процветают разные микробы, поэтому можно наблюдать разные профили в разные периоды времени. Исследователь может собрать микробов, и сопоставить их с моделью, основанной на экспериментах.

В исследовании 2016 года, опубликованном в журнале Science, Меткалф и ее коллеги составили карту микробной активности во время разложения, изучив трупы мышей в лаборатории и человеческие трупы на ферме тел Университета Сэма Хьюстона. Они обнаружили, что микробы успешно трансформируют белки и липиды в такие вонючие соединения, как кадаверин, путресцин и аммиак, в разное время года, в различных почвах и даже у разных видов – мышей и людей. По словам Меткалф последнее исследование ее группы показывает, что микробы достаточно предсказуемы, и даже после 25 дней разложения исследователи, следящие за микробами кожи и почвы, могут оценить время смерти с точностью до двух-четырех дней.

«Мы используем машинное обучение, подобное тому, что Netflix использует, чтобы угадать, что мы хотим посмотреть дальше[речь о рекомендациях]», – говорит Меткалф. «Мы собираем микробов во все эти разные моменты времени, секвенируем ДНК, затем сравниваем неизвестный образец, чтобы попытаться сопоставить, в какой момент времени появился этот набор микробов».

В настоящее время Меткалф сотрудничает с исследователями на фермах тел в Техасе, Колорадо и Теннесси. Ученые пытаются понять, надежна ли их модель и насколько высок уровень ошибок. Пока они проверяют определенные переменные, включая сезон, температуру и географию. Является ли последовательность микробов достаточно общей везде, где находится тело? Или нужны «часы» для каждого региона? Она считает, что это исследование поможет создать судебно-медицинский инструмент, который можно было бы использовать в расследованиях в течение следующих трех-пяти лет. Однако некоторые из ее коллег говорят, что потребуется больше времени – возможно, от 7 до 10 лет – чтобы исследование соответствовало стандартам, необходимым для рассмотрения в суде.

Другая инициатива по исследованию “микросвидетелей” нашей смерти неофициально известна как проект «Посмертный микробиом человека», частично финансируемый за счет гранта в размере 843 000 долларов США от Национального института юстиции. Дженнифер Пешал, эксперт-энтомолог из Мичиганского Университета, является одним из нескольких исследователей, работающих над проектом, который возник в результате встречи с судмедэкспертом округа Уэйн Карлом Шмидтом на конференции Американской академии судебных наук в 2014 году.

На сегодняшний день офис Шмидта взял образцы микробов из ушей, носа, рта и прямой кишки почти у 3000 поступивших в офис медицинской экспертизы округа Уэйн. Это были жертвы сердечных приступов, передозировок наркотиков, самоубийств, бездомные, умершие от переохлаждения. Взяв мазки с различных частей трупов, ученые могут идентифицировать микроорганизмы, присутствующие в первые часы и дни после смерти. Однако набор данных о трупах в Детройте сильно отличается от данных трупных ферм, где донорами, как правило, являются белые представители среднего и высшего класса. Детройтское исследование проводится с использованием тел представителей населения промышленных городов Среднего Запада.

На данный момент анализ данных показывает, что определенные микробные образцы могут помочь идентифицировать пол жертвы, в то время как другие могут помочь сузить круг пропавших без вести в тех случаях, когда другие идентифицирующие признаки, такие как татуировки, недоступны.

Еще одно потенциально полезное открытие: трупы жертв передозировки и тела умерших естественной смертью, по-видимому, содержат разный набор микробов.

Скорость разложения часто варьируется от трупа к трупу

Исследователи фермы тел также изучают, как болезни и лекарственные препараты, которые мы принимаем при любых заболеваниях от диабета и рака до гипертонии и депрессии, могут влиять на некробиом и разложение. На ферме тел в Ноксвилле ученые исследуют, являются ли тела людей, страдающих диабетом, более привлекательными для насекомых, и выясняют, могут ли определенные лекарства ускорять или замедлять разложение.
По словам Стэдман, кокаин ускоряет рост личинок, в то время как барбитураты — согласно тематическим исследованиям –, похоже, действуют наоборот. Она надеется, что ДеБрюн и ее аспиранты найдут новые ключи к разгадке этих и других вопросов, спрятанных в почве.

В один влажный майский день ДеБрюн и еще четыре женщины, одетые в белые комбинезоны, вытаскивают трех 90-киллограмовых мужчин из гигантского морозильника и помещают их на оранжевые носилки, похожие на те, которые используют медики для переноски пациентов по пересеченной местности. Ученые потеют в своих скафандрах при 26-градусной жаре, спускаясь по крутому лесистому склону к участку нетронутой почвы, оснащенному специальным оборудованием, контролирующим температуру, влажность и соли в почве. Прибыв на место, ученые кладут тела и подключают зонды.
В течение следующих дней, недель и месяцев они будут регулярно возвращаться, чтобы, перекатывая трупы с места на место, чтобы можно было измерить уровень кислорода и взять пробы почвы с помощью металлических зондов из нержавеющей стали. Образцы биологических жидкостей, протекающих в почву, собираются с помощью шприца. Некоторые образцы почвы и жидкости мгновенно замораживаются в жидком азоте, чтобы сохранить ДНК и другой биологический материал для секвенирования в лаборатории, а также для ряда других тестов.

Когда они соберут образцы и обработают их в лаборатории, то увидят, что два трупа разлагаются быстрее, чем третий, но не смогут объяснить почему. Это обычная загадка – скорость разложения часто варьируется от трупа к трупу. Даже когда принимаются меры для поддержания постоянных переменных, таких как вес тела и местоположение.

По словам ДеБрюн, существует внутренняя изменчивость скорости разложения, с которой не получается справиться. Может быть, у этих людей разная микрофлора, разные диеты, разные лекарства. Это делает большой проблемой поиск универсальных признаков.
Вот почему ДеБрюн относится к числу ученых, которые с осторожным оптимизмом смотрят на способность микробиома раскрывать преступления. Она считает метод многообещающим, но думает, что до того, как использовать его в качестве инструмента судебной экспертизы, еще далеко. По ее мнению, необходимо сделать шаг назад и понаблюдать за всей системой – химией, личинками, микробами, почвой. Это классическая экология, наблюдение за экосистемой. Но это не судебно-медицинский метод.

ДеБрюн использует аналогию с кухней, чтобы объяснить, почему нюансы важны. Текущее секвенирование ДНК микробов, связанных со смертью, в основном спрашивает имена поваров на кухне, говорит она. Но может быть важнее выяснить, какую кухню они готовят, какие продукты они используют, посмотреть на их стиль.

«Я думаю, что по окончании всех этих исследований у нас будет гораздо больше вопросов», – говорит Стедман, снимая резиновые перчатки и проходя через пару ворот, скрывающих вход в учреждение. «И это хорошо – так работает наука».


Юлия Козырева

Опубликовала
Юлия Козырева

Недавние публикации

Оливия Гордон: «Шанс на жизнь. Как современная медицина спасает еще не рожденных и новорожденных». Рецензия

Рецензия врача-акушера-гинеколога, Анастасии Дегтевой. «Шанс на жизнь» Оливии Гордон — книга-благодарность, книга-дань уважения всем врачам,… Читать далее

25/01/2021

Анализ колец деревьев позволил реконструировать тысячелетия солнечной активности

Исследователи провели радиоуглеродный анализ колец деревьев и смогли воспроизвести 11-летние циклы солнечной активности с 966… Читать далее

25/01/2021

Больше глюкозы в нейроне – дольше продолжительность жизни

Большое количество глюкозы вредит организму, но ее недостаток тоже не сулит ничего хорошего. Наблюдая за… Читать далее

24/01/2021

Двулистник Грея (Skeleton Flower) становится прозрачным во время дождя. Видео

Земля является домом для многих интересных видов цветов. Однако не всем из нас посчастливилось увидеть эти… Читать далее

23/01/2021

Разрабатывается инъекционный препарат от передозировки марихуаной за $850 000

По оценкам, количество обращений в отделения неотложной помощи из-за передозировки каннабисом в США утроилось в… Читать далее

22/01/2021

Люди с геном неандертальца рожают больше детей

Рецептор прогестерона неандертальцев благоприятно влияет на фертильность. Каждая третья женщина в Европе унаследовала рецептор прогестерона… Читать далее

22/01/2021