Почему мертвое тело разлагается, а живое нет?

Почему живое не разлагается

Живое не впускает чужаков и воспроизводит свои структуры

Разложение тела вызывают ферменты поедателей мертвой органики — гнилостных бактерий, плесневых грибов, личинок мясных мух, а также собственных бактерий кишечника. Но и без их участия мертвая плоть разлагается под действием кислорода и отчасти собственных ферментов.

С живыми организмами этого не происходит, поскольку кожа почти непроницаема для бактерий и грибков. Со слизистых оболочек и те и другие смываются биологическими жидкостями. Организмы, которые все-таки проникают в кровь или ткани, выявляет и уничтожает иммунная система. Кроме того, в живой клетке есть системы опознания и утилизации поврежденных белковых молекул и «ремонта» поврежденных участков ДНК.

Как разлагается организм

Мертвое тело на самом деле далеко не так мертво, как кажется - оно кишит жизнью. Все больше ученых склоняются к тому, чтобы рассматривать гниющий труп как краеугольный камень огромной и сложной экосистемы, возникающей вскоре после смерти, процветающей и эволюционирующей в процессе разложения.

Разложение начинается через несколько минут после смерти - запускается процесс под названием автолиз, или самопоглощение. Вскоре после того, как перестает биться сердце, у клеток наступает кислородное голодание, и по мере накопления токсических побочных продуктов химических реакций в клетках повышается кислотность. Ферменты начинают поглощать клеточные мембраны и вытекают наружу, когда клетки разрушаются.

Обычно этот процесс начинается в богатой ферментами печени и в головном мозге, который содержит много воды. Постепенно все остальные ткани и органы тоже начинают распадаться схожим образом. Поврежденные клетки крови начинают вытекать из разрушенных сосудов и под действием силы тяжести перемещаются в капилляры и мелкие вены, в результате чего кожа теряет цвет.

Температура тела начинает снижаться и в итоге уравнивается с температурой окружающей среды. Потом наступает трупное окоченение - оно начинается с мышц век, челюсти и шеи и постепенно доходит до туловища и затем до конечностей. При жизни мускульные клетки сокращаются и расслабляются в результате взаимодействия двух филаментных белков, актина и миозина, которые движутся друг по другу. После смерти клетки теряют свои источники энергии, и филаментные белки застывают в одном положении. В результате этого коченеют мышцы и блокируются суставы.

На этих ранних посмертных стадиях экосистема трупа состоит в основном из бактерий, обитающих и в живом человеческом организме. В наших телах живет гигантское количество бактерий, разные закоулки человеческого организма служат пристанищем специализированных колоний микробов. Самые многочисленные из этих колоний обитают в кишечнике: там собраны триллионы бактерий - сотен, если не тысяч разных видов.

Микромир кишечника - одна из самых популярных областей для исследования в биологии, с ним связано общее состояние здоровья человека и огромный набор различных болезней и состояний, от аутизма и депрессии до беспокоящего кишечного синдрома и ожирения. Но мы по-прежнему довольно мало знаем, что делают эти микроскопические пассажиры при нашей жизни. Еще меньше нам известно о том, что происходит с ними после нашей смерти.

Неаппетитный эксперимент

Результаты проведенного Жаван исследования говорят о том, что аналогичные "микробные часы", похоже, работают и в человеческом организме. Ученые выяснили, что до печени бактерии добираются примерно через 20 часов после смерти, а на то чтобы попасть во все органы, из которых брались образцы тканей, у них уходит по меньшей мере 58 часов. Судя по всему, в мертвом теле бактерии распространяются систематически, и отсчет времени, через которое они попадают в том или иной орган, может быть очередным новым способом устанавливать точный момент смерти.

"После смерти бактериальный состав меняется, - отмечает Жаван. - В последнюю очередь они добираются до сердца, мозга и репродуктивных органов". В 2014 году группа ученых под ее руководством получила грант на 200 тысяч долларов от Национального научного фонда США на проведение дальнейших исследований. "Мы прибегнем к геному секвенированию нового поколения и к методам биоинформатики, чтобы выяснить, какой орган позволяет наиболее точно устанавливать время смерти - пока мы этого не знаем", - говорит исследовательница.

Под городом Хантсвиллом в американском штате Техас в сосновом лесу лежит полдюжины трупов на разных стадиях разложения. Два самых свежих с разведенными в стороны конечностями выложены ближе к центру небольшого огороженного вольера. Большая часть их обвисшей, серо-голубой кожи еще сохранилась, ребра и концы тазовых костей выпирают из медленно гниющей плоти. В нескольких метрах от них лежит еще один труп, уже по сути превратившийся в скелет - его черная, отвердевшая кожа обтягивает кости, будто он с ног до самой макушки одет в блестящий латексный костюм. Еще дальше, за останками, разбросанными стервятниками, лежит третье тело, защищенное клеткой из деревянных планок и проволоки. Оно приближается к концу своего посмертного цикла и уже частично мумифицировалось. Там, где когда-то был его живот, растет несколько крупных коричневых грибов.

Особая среда обитания

По мере нарастания в теле давления газов по всей поверхности кожи появляются нарывы, после чего большие участки кожи отделяются и провисают, едва удерживаясь на распадающейся основе. В конце концов газы и разжиженные ткани покидают труп, как правило выходя и вытекая из анального и других отверстий организма, а зачастую и через порванную кожу на других его частях. Иногда давление газов так высоко, что брюшная полость лопается.

Трупное вздутие обычно считается признаком перехода от ранних к поздним стадиям разложения. Еще одно недавно проведенное исследование показало, что этот переход характеризуется заметными изменениями в наборе трупных бактерий.

Когда разлагающийся организм начинают покидать жидкости и газы, он становится полностью открытым окружающей среде. На этой стадии экосистема трупа начинает проявлять себя особенно бурно: он превращается в эпицентр жизнедеятельности микробов, насекомых и падальщиков.

Стадия личинок

С разложением тесно ассоциируются два вида насекомых: падальные мухи и серые мясные мухи, а также их личинки. Трупы издают неприятный, тошнотворно-сладкий запах, вызванный сложным коктейлем летучих соединений, состав которого постоянно меняется по мере разложения. Падальные мухи ощущают этот запах при помощи расположенных на их усиках рецепторов, садятся на тело и откладывают яйца в отверстия в коже и в открытые раны.

Каждая самка мухи откладывает около 250 яиц, из которых через сутки выводятся мелкие личинки. Они питаются гниющим мясом и линяют в более крупных личинок, которые продолжают есть и через несколько часов линяют вновь. Попитавшись еще какое-то время, эти, уже большие, личинки, отползают от тела, после чего окукливаются и в итоге трансформируются во взрослых мух. Цикл повторяется до тех пор, пока у личинок больше не остается еды.

В благоприятных условиях активно распадающийся организм служит пристанищем для большого количества мушиных личинок третьей стадии. Масса их тел производит много тепла, в результате чего внутренняя температура поднимается более чем на 10 градусов. Подобно стаям пингвинов в районе Южного полюса, личинки в этой массе находятся в постоянном движении. Но если пингвины прибегают к этому методу, чтобы сохранить тепло, то личинки, напротив, стремятся охладиться.

Уникальный состав

Однако в отсутствие падальщиков поглощением мягких тканей занимаются мушиные личинки. В 1767 году шведский естествоиспытатель Карл Линней (разработавший единую систему классификации растительного и животного мира) отметил, что "три мухи способны поглотить тушу лошади с той же быстротой, что и лев". Личинки третьей стадии массово отползают от трупа, зачастую по одним и тем же траекториям. Их активность настолько высока, что по окончании разложения маршруты их миграции можно наблюдать как глубокие борозды на поверхности почвы, расходящиеся в разные стороны от трупа.

Каждый вид живых существ, посещающих мертвое тело, обладает собственным уникальным набором пищеварительных микробов, а в разных типах почвы обитают разные колонии бактерий - их точный состав, судя по всему, определяется такими факторами, как температура, влажность, тип и структура почвы.

Все эти микробы перемешиваются между собой в трупной экосистеме. Прилетающие мухи не только откладывают яйца, но и приносят с собой свои бактерии, и уносят чужие. Разжиженные ткани, вытекающие наружу, позволяют проводить бактериальный обмен между мертвым организмом и почвой, на которой он лежит.

Таким образом, каждый кадавр, похоже, имеет уникальные микробиологические характеристики, которые могут со временем меняться в соответствии с условиями его конкретного местоположения. Разобравшись в составе этих бактериальных колоний, во взаимосвязях между ними и в том, как они воздействуют друг на друга в процессе разложения, криминалисты, возможно, когда-нибудь будут способны получить гораздо больше информации о том, где, когда и как умер исследуемый человек.

Богатая почва

"Коричневые пятна" - это участки, где разлагались трупы. Гниющее тело существенно меняет химический состав почвы, на которой оно лежит, и эти изменения могут быть заметны в течение нескольких последующих лет. Выливание разжиженных тканей из мертвых останков обогащает почву питательными веществами, а миграция личинок передает значительную часть энергии тела окружающей его среде.

Со временем в результате всего этого процесса возникает "островок разложения трупа" - зона с высокой концентрацией богатой органическими веществами почвы. Помимо выделяющихся в экосистему из кадавра питательных соединений, здесь присутствуют также мертвые насекомые, навоз падальщиков и так далее.

По некоторым оценкам, организм человека на 50-75% состоит из воды, и каждый килограмм сухой массы тела при разложении выделяет в окружающую среду 32 грамма азота, 10 граммов фосфора, четыре грамма калия и один грамм магния. Поначалу это убивает находящуюся снизу и вокруг растительность - возможно, за счет токсичности азота или за счет содержащихся в теле антибиотиков, которые выделяют в почву личинки насекомых, поедающие труп. Однако в конечном итоге разложение благотворно сказывается на местной экосистеме.

Биомасса микробов на островке разложения трупа существенно выше, чем на окружающей его территории. Круглые черви, привлекаемые выделяющимися питательными веществами, начинают размножаться на этом участке, и его флора тоже становится богаче. Дальнейшие исследования того, как именно гниющие кадавры меняют окружающую их экологию, возможно, помогут более эффективно обнаруживать жертв убийств, чьи тела были зарыты в неглубоких могилах.

Еще один возможный ключ к установлению точной даты смерти может дать анализ почвы из могилы. Проведенное в 2008 году исследование биохимических изменений, происходящих на островке разложения трупа, показало, что концентрация фосфолипидов в вытекающей из тела жидкости достигает своего максимума примерно через 40 дней после смерти, а азота и извлекаемого фосфора - через 72 и 100 дней соответственно. По мере более детального изучения этих процессов, возможно, мы сможем в будущем при помощи анализа биохимии почвы из захоронения точно устанавливать, когда тело было помещено в скрытую могилу.