Natural sciences [2022-01-14]

Owady na tropie

— Marcin Behrendt

Kiedy nastąpił zgon? Czy ciało było po śmierci przemieszczane? Czy denat przyjmował leki lub używki? To część pytań, na które odpowiedź można znaleźć dzięki... owadom. Rolę insektów w rozkładzie zwłok bada prof. dr hab. Krzysztof Szpila z Wydziału Nauk Biologicznych i Weterynaryjnych UMK.

Entomologia sądowa jest nauką opartą na wiedzy o biologii owadów żerujących na zwłokach. Pozwala odpowiedzieć na szereg pytań nurtujących policję, prokuraturę i sędziów. Jednym z najczęstszych zagadnień interesujących organy ścigania jest szacowanie daty zgonu. - Trzeba pamiętać, że wykorzystywanie dowodów entomologicznych nie dotyczy tylko drastycznych przestępstw. Ludzkie zwłoki są odnajdywane także bez aspektu kryminalnego - tłumaczy prof. Krzysztof Szpila, kierownik Katedry Ekologii i Biogeografii. – Ludzie umierają niekiedy na skutek nieszczęśliwych wypadków lub zaniedbań. Zdarzają się np. osoby starsze czy zaburzone psychicznie, które pozostają w domu bez opieki lub takie, które wychodząc w czasie niekorzystnych warunków atmosferycznych, tracą orientację. Kiedy odnajdujemy ich zwłoki, próbuje się oszacować, kiedy i w jakich okolicznościach zmarły.

Sukcesja

Tradycyjnie stosowane w medycynie sądowej metody często nie dają wystarczająco precyzyjnej odpowiedzi. Niekiedy możliwość dokładnego datowania momentu zgonu przez lekarzy kończy się po kilku, kilkunastu godzinach od śmierci. W takiej sytuacji można wykorzystać ślady entomologiczne, czyli wszelkie możliwe formy rozwojowe owadów: jaja, larwy, poczwarki i osobniki dorosłe. Sposób analizy zebranego materiału uzależniony jest od metody szacowania daty zgonu przyjętej przez opiniującego.

Najbardziej znana jest tzw. metoda sukcesyjna oparta na założeniu, że wraz ze zmianami stanu zwłok zmienia się rodzaj owadów na nich występujących – tłumaczy prof. Szpila. – Owady mogą żerować bezpośrednio na zwłokach, mogą być pasożytami lub drapieżnikami atakującymi padlinożerców, ale zdarzają się też gatunki wszystkożerne, zarówno żerujące na zwłokach, jak i atakujące inne owady.

Z upływem czasu zwłoki stają się atrakcyjne dla innych gatunków. Te, które początkowo je zasiedlały, czyli głównie muchówki z rodziny plujkowatych, znikają i pojawiają się kolejne. To nie są gwałtowne zmiany, dochodzi do nich stopniowo. Dysponując wynikami badań, w których prowadzi się obserwację procesów sukcesyjnych, naukowcy mogą stwierdzić, ile czasu upłynęło od zgonu, czyli określić minimalny i maksymalny okres pośmiertny.

Metoda sukcesyjna nie pozwala na bardzo precyzyjne datowanie momentu śmierci, umożliwia natomiast wnioskowanie w długiej perspektywie czasu. Sprawdza się w sytuacjach, w których lekarz sądowy ze względu na znacznie posunięty rozkład zwłok jest w stanie orzec jedynie, że do zgonu doszło kilka miesięcy temu. Naukowcy potrafią zawęzić zakres czasowy, sytuując zdarzenie np. w przedziale 20-30 dni.

Rozwój

Drugie podejście to tzw. metoda rozwojowa, opierająca się na tempie wzrostu larw owadów żerujących na zwłokach. Tuż po zgonie, jeżeli warunki sprzyjają aktywności owadów, na martwym ciele zazwyczaj pojawiają się muchówki nekrofagiczne, które składają jaja, a z nich wylęgają się larwy i niezwłocznie podejmują żerowanie. - Określenie etapu rozwoju larw, które znajdziemy w momencie ujawnienia zwłok, pozwala wnioskować o tzw. minimalnym okresie pośmiertnym, czyli czasie, który na pewno minął od momentu zgonu – mówi toruński biolog. - Żeby móc to zrobić, wykorzystujemy zjawisko zmiennocieplności owadów - tempo rozwoju larw jest ściśle zależne od temperatury otoczenia. Jeśli jesteśmy w stanie zrekonstruować warunki rozwoju, np. analizując dane z najbliższej stacji meteorologicznej, wiemy, ile czasu potrzebowała larwa do osiągnięcia danego etapu rozwoju.

Mając "punkt startowy", czyli ostatni kontakt z denatem oraz datę ujawnienia zwłok, eksperci określają okres rozwoju larw. To pozwala oszacować tzw. minimalny okres pośmiertny. Nieznany pozostaje jedynie przedział między ostatnim kontaktem z denatem i wyliczonym momentem początku rozwoju larw żerujących na zwłokach. Metodę rozwojową zazwyczaj stosuje się do miesiąca od zgonu, eksperci mogą tu wnioskować nie tylko na podstawie znalezionych larw, ale też poczwarek pełnych, w których zachodzi jeszcze przeobrażenie, i pustych, czyli takich, które opuściły już w pełni przeobrażone osobniki. Dzięki temu możliwość wnioskowania wydłuża się do trzech, czterech tygodni, w zależności od pory roku i panujących temperatur. - Często słyszymy lub czytamy w literaturze, że owady towarzyszą rozkładowi zwłok, a to nieprawda - one ten rozkład realizują – tłumaczy prof. Szpila. - Nie mówię tylko o rozkładzie zwłok ludzkich, ale w ogóle kręgowców. Zmiany powodowane w środowisku przez człowieka sprawiają, że rola owadów w dekompozycji zwłok się zwiększa. Ludzie przez swoją działalność eliminują lub ograniczają liczebność dużych padlinożerców. Ich niszę ekologiczną zajmują z powodzeniem owady nekrofagiczne.

Biolog dodaje, że na sawannie 90 proc. masy zwłok jest wykorzystywanych przez kręgowce, głównie ptaki i ssaki. W naszej strefie klimatycznej wygląda to inaczej. Stosunkowo powszechnie występują lisy, dziki czy bezpańskie psy mogące żywić się padliną, jednak organizmami w największym stopniu odpowiedzialnymi za dekompozycję zwłok są owady. W związku ze swoją specjalizacją mają niezwykle czułe zmysły - wyczuwają nawet śladowe produkty rozkładu.

Od momentu śmierci rozpoczynają się procesy samoistnego rozkładu – wyjaśnia kierownik Katedry Ekologii i Biogeografii. - I powstające w tym momencie lotne substancje zapachowe wydostające się z ciała, jeszcze absolutnie niewyczuwalne dla naszych zmysłów, wabią owady.

Muchówki wykrywają produkty rozkładu z dużych odległości, bardzo sprawnie się przemieszczają, pokonuje dystanse liczone w dziesiątkach kilometrów w stosunkowo krótkim czasie. Po wykryciu zmysłami atrakcyjnego źródła pokarmu kierują się w jego stronę. Są w tym bardzo uporczywe. Jeżeli zwłoki znajdują się w budynku, muchy potrafią się do nich dostać przewodami wentylacyjnymi, przez szpary w oknach i drzwiach. Jeśli dostęp do zwłok jest utrudniony, moment pierwszej kolonizacji będzie opóźniony. Czynniki blokujące lub decydujące o kolonizacji są również przedmiotem badań naukowców zajmujących się entomoskopią.

Klasyka

Prof. Szpila był członkiem zespołu, który badał sukcesję owadów na zwłokach w serii wieloletnich eksperymentów. Badania prowadzone były od 2005 r. na poligonie w Biedrusku. Polegały na ekspozycji zwłok świni domowej, zastępujących zwłoki ludzkie, w różnych warunkach. Były to środowiska leśne, a następnie tereny otwarte, pokryte niską roślinnością. W badaniach uwzględniano też dodatkowe parametry, takie jak brak lub obecność ubioru, różnice w wadze itp. Naukowcy obserwowali, jak - w zależności od zmiennych - przebiegają procesy sukcesyjne i rozkład. Publikacje powstałe po tych eksperymentach weszły do kanonu klasyki z zakresu entomologii sądowej, a ich popularność nie słabnie.

W Polsce jest niewielu biegłych z obszaru entomologii sądowej, wymiar sprawiedliwości korzysta z opinii specjalistów zatrudnionych na uczelniach wyższych. Wśród osób reprezentujących organy ścigania świadomość, że w dochodzeniach można wykorzystywać owady, wciąż jest dość niska, ale m.in. za sprawą szkoleń dla prokuratorów i sędziów stopniowo rośnie. Zagadnienia z zakresu entomologii od 2017 r. znajdują się również w programie szkoleń policyjnych techników, których obecnie kształci się w kwestii metod prawidłowego zabezpieczania materiału itp.

Ekspertyzy entomologiczne najczęściej zamawiane są wtedy, kiedy istnieje znacząca różnica między spostrzeżeniami z pracy operacyjnej policji a wnioskowaniem lekarza sądowego, który zawsze wypowiada się jako pierwszy w sprawie przyczyny i orientacyjnej daty zgonu. Prof. Szpila wykonuje średnio dwie, trzy ekspertyzy rocznie. Wszystkie, które przygotowywał do tej pory, dotyczyły szacowania daty zgonu. Najczęściej wykorzystywał metodę rozwojową.

Miejsce

Owady mogą być pomocne nie tylko w określaniu daty śmierci, mogą również dać odpowiedź na pytanie, gdzie doszło do zgonu i czy zwłoki były przemieszczane. Wśród owadów są bowiem gatunki preferujące określone warunki środowiska. Dominujące wśród tych o znaczeniu medyczno-sądowym są tzw. synantropijne, czyli towarzyszące człowiekowi. Ale są też owady wybierające warunki bardziej naturalne, np. leśne.

Jeżeli znajdujemy głęboko w lesie zwłoki skolonizowane przez owady charakterystyczne dla terenów zamieszkałych przez ludzi, np. muchówkę padlinówkę skórnicę, możemy przypuszczać, że ciało było po śmierci przechowywane w mieście, a dopiero później przetransportowane i porzucone w lesie – tłumaczy prof. Szpila. - Wskazówką będą też znaczne różnice w etapach rozwoju larw. Jeżeli najstarsze należą do gatunku synantropijnego, a wśród młodszych przeważają te z terenów leśnych, gdzie ujawniono zwłoki, to też jest informacja, że do pierwszej kolonizacji doszło gdzie indziej.

Ważnym zagadnieniem jest analiza entomotoksykologiczna. W toku śledztwa pobiera się tkanki, fragmenty zwłok do analiz toksykologicznych, żeby dowiedzieć się, czy denat był pod wpływem używek, leków bądź narkotyków. W przypadku zaawansowanego rozkładu stan tkanek nie pozwala na ich bezpośrednie analizowanie. Okazuje się jednak, że przynajmniej część poszukiwanych substancji kumuluje się w ciałach żerujących na zwłokach owadów. Co więcej, część substancji pozostaje nie tylko w samych larwach, ale też w pustych poczwarkach. I na tej podstawie - chociaż w ograniczonym zakresie - również można formułować wnioski. Bywa i tak, że zwłok z różnych przyczyn na miejscu już nie ma, ale pozostają tam larwy czy poczwarki, które mogą być materiałem do badań.

Obserwacja

Naukowcy muszą też czasem odpowiadać na pytania, czy ślady na zwłokach są efektem potencjalnego działania osób trzecich. – Spotkałem się z taką ekspertyzą, w której analizowano przypadek prawdopodobnego samobójstwa kobiety poprzez powieszenie – mówi prof. Szpila. - Ciało, ubrane tylko w fragmenty bielizny wisiało w łazience i pojawiło się pytanie, czy widoczne ubytki tkanek w obrębie narządów rodnych powstały wskutek ingerencji ludzkiej, czy też może są skutkiem żerowania owadów. W tym wypadku okazało się, że powstały naturalnie. Kolonizacja zwłok przez muchówki nekrofagiczne zawsze rozpoczyna się od okolicy dostępnych dla owadów otworów i uchyłków ludzkiego ciała.

Na zwłokach żerują nie tylko muchówki, ale i chrząszcze. W krajach tropikalnych niektóre z nich mają tak duże rozmiary, że wygryzają w skórze otwory, które mogą być interpretowane jako uszkodzenia ciała, do których doszło przed śmiercią i które mogły mieć związek w okolicznościami zgonu. – Istnieje interesująca praca o chrząszczach z Ameryki Południowej, gdzie lokalni badacze udokumentowali, jak w ciągu kilkudziesięciu godzin owady podkopały i w efekcie obróciły zwłoki – mówi toruński biolog. - Badania prowadzono na modelu zwierzęcym - 72-kilogramowej świni. Kłębowiska aktywnych larw muchówek mogą też powodować przesuwanie odzieży na ciele, a uniesiona koszulka czy przemieszczona bielizna może wówczas błędnie sugerować gwałt lub inną nagłą i nienaturalną przyczynę zgonu.

Przyszłość

Wydawać by się mogło, że owady żerujące na zwłokach, zostały już sklasyfikowane i dokładnie zbadane. Ciągle jednak spotykamy tu niespodzianki. Jedną z nich było niedawne stwierdzenie w Środkowej Europie dużej nekrofagicznej plujki o łacińskiej nazwie Calliphora rohdendorfi. Gatunek ten był znany przez długi czas tylko z północnego Kaukazu. Niespodziewanie od 2008 r. zaobserwowano go w Niemczech i w Polsce. Ciekawe jest to, że nie ma informacji o jego występowaniu na terenach dzielących Kaukaz od Europy Środkowej. Do dzisiaj nie wiadomo, jaką drogą tutaj trafił.

Entomologia sądowa jest bardzo prężnie rozwijającą się dziedziną nauki. Każdego roku rośnie liczba publikowanych na ten temat prac. Trwają badania nad modelami sukcesji czy nad fizjologią rozwoju żerujących na zwłokach owadów. – W naszej katedrze zajmujemy się zagadnieniami z zakresu taksonomii (nauka o zasadach i metodach klasyfikowania organizmów) – mówi prof. Szpila. - W związku z tym, że owady są bardzo różnorodną grupą, kluczową rolą jest ustalenie, z jakim gatunkiem mamy do czynienia w danym przypadku. Przygotowując narzędzia do identyfikacji gatunkowej owadów wykorzystujemy zarówno cechy budowy zewnętrznej, jak i charakterystyki molekularne (oparte na tzw. barkodingu DNA). Publikujemy klucze do oznaczania dla larw i postaci dorosłych, dostarczamy informacji o sekwencjach barkodowych gatunków istotnych dla celów medyczno-sądowych i to jest obecnie nasz zauważalny wkład w rozwój entomologii sądowej.

O tym, że jest on znaczący może świadczyć fakt, że prof. Krzysztof Szpila oraz dr Andrzej Grzywacz, obaj reprezentujący Katedrę Ekologii i Biogeografii UMK i zajmujący się naukowo entomologią sądową, znaleźli się wśród 2 proc. najczęściej cytowanych naukowców na świecie w swoich dziedzinach. Zestawienie to zostało przygotowane przez wydawnictwo Elsevier i badaczy z Uniwersytetu Stanforda i zostało opublikowane w czasopiśmie PLoS Biology.