小兵立大功-剖析微生物群落在鑑識科學上的貢獻

曾經折服於 CSI 影集裡鑑識人員大膽犀利的剖析嗎？曾經著迷於李昌鈺博士犯罪實錄中對命案現場的描述與分析嗎？偵探小說屍體型態的分析往往是劇情的高潮，精彩的分析總令人拍案叫絕。事實上，解讀屍體的語言在鑑識科學上扮演極重要的角色，每具屍體藉由熟悉屍體語言的法醫，透露出背後的訊息。其中，死亡時間的推測 PMI（ Postmortem interval ）即為破案關鍵的因素之一。屍體腐化過程分為五個階段，第一階段（ Fresh ）始於數分鐘內昆蟲附著於屍體，並在 12 – 18 小時間產卵；72 小時後到達第二階段（ Bloat ）位於腸道內的微生物菌落因宿主的死亡發生改變使屍體產生浮腫現象；第三階段（ Decay ）始於死後 102 小時，伴隨著浮腫現象的消失，幼蟲（蛆）開始進入皮膚體內，並有屍水流出，此時蛆的活動最為旺盛；第四階段（ post-decay ）開始，蛆的活動力下降，屍體組織只剩以皮膚、毛髮及骨頭為主；最後階段（ Dry ）為脫水，最終只剩骨骼。因此，研究昆蟲附著於屍體的生命週期，能幫助我們推斷大約的死亡時間。

現今採取昆蟲推斷法（ Forensic Entomology ）是利用透過屍體上昆蟲生命週期的分析來推測死亡時間。然而，昆蟲推斷法其不確定性依然偏高，肇因於影響的因子偏多，例如季節造成的溫度變化、昆蟲進入屍體的容易度以及埋葬屍體的深度；尤其以季節的影響為最大。這些偏差使得 PMI 的推段範圍小至幾周，大至幾年；這些不確定性的存在著實增加破案的難度。因此，以加州大學為首的研究學者們發現，藉由分析腐化屍體的微生物菌落的組成及新陳代謝途徑，或許能降低這些不確定性。而研究結果更顯示，其 PMI 的推測結果比現在使用的昆蟲推斷法更具準確性。作者將老鼠以及人類屍體暴露在一定的溫度、濕度條件下，分別於三種不同土壤環境亦或不同季節，定時收集不同部位的組織樣品，再利用高通量擴增子測序法（ High-throughput amplicon-based sequencing ）分析 16S 核糖體 RNA、18S 核糖體 RNA 及核糖核酸間隔區間序列，分別作為古細菌、真核菌及蕈類分類的標示。實驗結果發現，在屍體腐化期間，由不同部位收集的菌落會漸漸演變成相似的組成結構，並且，無論是土壤形式、季節、或宿主的物種，皆不會影響微生物菌落的消長（ microbial succession ），因此，微生物菌落的可預測性，增強了PMI的準確度。更重要的是，微生物在分解屍體的過程當中，氮循環及胺基酸的分解速度增加，提供了當地土壤營養，而這些營養來源造就了當地的生態系，既使屍體被移除，研究附著在土壤上的微生物組成及代謝相關基因，仍能提供準確的PMI值。

雖然微生物的研究解決了許多難解的疾病，但微生物在屍體上的研究卻付之闕如。本篇文章提供了另一種研究方向，讓我們知道在鑑識科學上，微生物菌落的可預測性隱藏了許多重要訊息。屍體並非只是當下那個冰冷的實體，屍體上的生態乃至於屍體本身，都可以被轉換成訊息翻譯出來。準確分析並解讀這些事物隱藏的訊息，可以讓我們看見屍體背後的故事，透過微生物在鑑識科學上的貢獻，讓小兵也能立大功！