У трупах, що розкладаються, знайшли універсальну мікробну мережу

Дослідники зі Сполучених Штатів провели комплексне мультиомічне дослідження 36 людських тіл, отриманих з трьох різних місць, виявивши послідовну мікробну мережу в різних сферах, яка відіграє вирішальну роль у процесі розкладання, незважаючи на різні умови навколишнього середовища. Це дослідження було детально описано в публікації в журналі Nature Microbiology.

Розкладання слугує життєво важливою екологічною функцією, забезпечуючи переробку відмерлих органічних речовин назад у біогеохімічні цикли Землі завдяки дії різноманітних організмів. Розпад людських тіл має особливе значення для таких галузей, як антропологія, судова медицина та криміналістика. Незважаючи на його важливість, конкретні механізми розкладання та вплив факторів навколишнього середовища на ці процеси недостатньо вивчені. Щоб сприяти дослідженням у цій галузі, у США з 1980 року створюються дослідницькі центри судово-медичної антропології, відомі як “ферми трупів”. Ці місця присвячені вивченню розкладання, де донорські тіла піддаються впливу стихій, а подальші процеси розкладання ретельно фіксуються.

Джессіка Меткалф та її колеги з різних дослідницьких установ США використали 36 донорських тіл для свого дослідження. Ці тіла перебували на відкритому повітрі протягом чотирьох сезонів у трьох різних місцях: Судово-медична станція при Університеті Колорадо Меса (FIRS), Комплекс прикладної криміналістики при Державному університеті Сема Х’юстона в Техасі (STAFS) та Антропологічний науково-дослідний центр при Університеті Теннессі (ARF). Ці об’єкти представляють різні кліматичні зони, причому FIRS належить до категорії сухого степового холодного клімату, а STAFS і АРФ розташовані в помірному кліматі з жарким літом і відсутністю посушливого сезону. Слід зазначити, що на STAFS було докладено зусиль для мінімізації втручання хребетних падальників шляхом накриття тіл дерев’яними рамами і металевими сітками, що не застосовувалося на інших ділянках.

Протягом перших 21 дня розкладання, що є найактивнішою фазою, команда збирала дані про погодні умови, спостерігала за зовнішнім станом тіл, документувала будь-яке втручання комах і тварин-падальщиків, а також щоденно відбирала зразки шкіри на обличчі і стегнах, прилеглого ґрунту і ґрунту, розташованого далі від тіл. Вони проаналізували ці зразки на наявність хімічних метаболітів за допомогою рідинної хроматографії та тандемної мас-спектрометрії, провели метагеномний аналіз і визначили філогенетичні зв’язки за допомогою послідовностей 16S і 18S рибосомальної РНК.

Порівнюючи дані цих багатокомпонентних аналізів за допомогою спільного надійного аналізу головних компонент (joint-RPCA), дослідники виявили, що хоча склад мікробних спільнот і розпад метаболітів демонстрували стохастичні коливання, умови навколишнього середовища і мікробні взаємодії, включаючи обмін поживними речовинами, суттєво впливали на ці процеси.

Дослідження виявило основну мікробну мережу бактерій і грибів, яка була послідовною в різних місцях, кліматичних умовах і сезонах, і на яку припадала значна частина обміну метаболітів на пізніх стадіях розкладання. Ця мережа була філогенетично різноманітною і включала види, які зазвичай не асоціюються з людиною або ґрунтовими спільнотами, підкреслюючи присутність Oblitimonas alkaliphila, бактерії, яку нещодавно ідентифікували і яка ще недостатньо вивчена. Функціональність мережі була підкреслена універсальною роллю транспортних систем аргініну і орнітину та сигнальної молекули путресцину, що утворюється при декарбоксилюванні цих амінокислот.

Крім того, дослідники продемонстрували, що час, який минув з моменту смерті, можна точно оцінити на основі нормалізованого мікробіомом вмісту мікробів у зразках, використовуючи алгоритми машинного навчання випадкових лісів. Ці моделі дали надійні результати на різних стадіях розкладання і в різних місцях.

Отримані результати підкреслюють закономірності мікробних взаємодій під час розкладання людського тіла, незалежно від впливу зовнішнього середовища. Ці закономірності можуть бути використані для розробки інструментів судово-медичного аналізу.