Microbiologie in hapklare porties
Leven na de dood: Het menselijk microbioom gebruiken als forensisch hulpmiddel.
De dood hoort onvermijdelijk bij het leven op aarde. Als een wezen sterft, zal het lichaam beginnen te ontbinden met de hulp van micro-organismen op de huid, in de darmen, en ook degenen die van natureaanwezig zijn in de omgeving. Vaak maakt dit ontbindingsproces het moeilijk om te weten hoeveel tijd verstreken is sinds de dood. Als forensisch experts op een plaats delict komen, zullen ze daarom fysiek bewijsmateriaal verzamelen, zoals vingerafdrukken, haren en DNA, om te kunnen onderzoeken hoe en wanneer iemand gestorven is.
Helaas is onze kennis van het ontbindingsproces behoorlijk gelimiteerd, en ook kan de omgeving een zeer grote invloed hebben op hoe een lichaam in de loop van de tijd ontbindt. Warm weer zorgt bijvoorbeeld voor een versnelling in de ontbinding, waardoor het nog moeilijker wordt om het tijdstip van overlijden te bepalen. Daarnaast kunnen ook natuurlijke gebeurtenissen of aaseters al het overgebleven bewijsmateriaal vernietigen. De huidige forensische technologieën dragen bij tot een schatting van de tijd sinds het overlijden, ook wel het postmortem interval (PMI) genoemd, maar meer precieze methodes zouden forensisch onderzoek hier goed vooruithelpen. Recent hebben microbiologen geprobeerd om iemands microbioom te gebruiken om accurater te berekenen wanneer sterfte heeft plaatsgevonden.
Een groep van deskundigen heeft daarbij de samenstelling van bacteriën, schimmels en andere microben in en rond lichamen bestudeerd na hun dood. Daarbij ontdekten ze een biologisch mechanisme dat ze ‘microbiële klok’ noemen, waarbij de veranderingen over tijd in het microbioom van lijken kan gebruikt worden om heel precies te schatten hoeveel tijd er gepasseerd is sinds het overlijden. Deze nieuwe techniek om het PMI te berekenen zou ook heel gemakkelijk gebruikt kunnen worden in forensisch onderzoek bij mensen.
Een onderzoeksgroep van Metcalf en collegas, heeft hiervoor stalen van de microbiële gemeenschappen van lijken genomen tijdens het ontbindingsproces. Om de experimenten gecontroleerd te laten verlopen, en omdat het zo makkelijker was om te repliceren, gebruikten ze hiervoor laboratoriummuizen. Over een periode van 48 dagen namen de onderzoekers uitstrijkjes van verschillende regio’s op het lichaam, en ook van de omliggende bodem. Het team bepaalde dan de DNA-sequenties van deze stalen en liet daar geavanceerde computertechnieken op los om de veranderingen in de microbiële gemeenschappen te bepalen in verschillende stadia van ontbinding.
De experimentele resultaten toonden significante en consistente veranderingen in de microbiomen gedurende het ontbindingsproces bij alle lichamen. Omdat de veranderingen in de microbiële gemeenschappen zo consistent waren, kan de samenstelling van het microbioom mogelijk gebruikt worden om te berekenen hoeveel tijd er verstreken is sinds het organisme gestorven is (plus/minus 3 dagen, omwille van de natuurlijke variabiliteit van de microbioomsamenstelling over tijd).
Opmerkelijk is dat de stalen die genomen werden van de huid, van het lichaam en van de grond eronder meer informatie bevatten dan de stalen van de interne buikholte. De auteurs merkten op dat de buikholtes van de lijken op verschillende tijdstippen openbarsten, waardoor er meer variatie in microbiële gemeenschappen kon ontstaan. DNA-sequentie analyse bracht ook aan het licht dat pathogene bacteriën behorende tot de genera Escherichia en Klebsiella zeer snel konden groeien nadat het lijk was opengebarsten. Naast bacteriën en virussen, vonden de onderzoekers ook wormen. Nematoden in het bijzonder, waren rijkelijk aanwezig bij alle lijken na 20 dagen ontbinding. Waarschijnlijk voedden de nematoden zich met bacteriën en andere kleine micro-organimsen die in het lichaam opstapelden tijdens de eerste ontbindingsstadia. Andere eukaryote soorten die groeiden in aantal doorheen de tijd bevatten schimmelsoorten in het Zygosaccharomyces genus, en amoebae behorende tot de Nucleariidae Fonticula.
De “microbiële klok” die in dit onderzoek werd voorgesteld, heeft veel potentieel als nieuwe, geavanceerde tool voor forensische wetenschappers die de dood van individuen onderzoeken. Meer onderzoek blijft nog nodig om beter te begrijpen hoe de microbiomen evolueren en welke rol omgevingsfactoren spelen. In de tussentijd kunnen DNA-sequentie analyse en bioinformatica alvast helpen om deze techniek in het criminele rechtssysteem te implementeren. Wie had gedacht dat er nog zoveel leven zou zijn na de dood?
Link to the original post: Metcalf JL, et al. (2013). A Microbial Clock Provides an Accurate Estimate of the Postmortem Interval in a Mouse Model System. ELife Microbiology and Infectious Disease; 2:e01104
Featured image: https://www.flickr.com/photos/33919492@N03/3617336061
Vertaald door: Hanne Put
micro-bites.org 