【生物循環】死生相續，生死原本難分

撰文｜葉綠舒

我們呼出最後一口氣以後，我們的意識，隨著我們合上雙眼就離開了。但是，留下的臭皮囊後來怎樣了？在現代，臭皮囊就是放進棺木裡，燒掉、埋掉；燒掉的不論，埋葬的，接下來呢？

為了想知道身死之後臭皮囊的變化，田納西州立大學的研究團隊，取得四個人同意捐贈自己的大體，讓他們得以研究：在我們斷氣以後，留下的臭皮囊究竟發生了什麼事。

在2012年夏天到秋天，這四個大體（兩男兩女，均為白人）埋葬在田納西州立大學的人類學研究所佔地1.3英畝的落葉林中，平均濕度為71.3%，年均高溫為攝氏21.3度，低溫為10.9度。大體沒有被解剖過，也沒有經過防腐處理；在死亡當時立刻冷藏，三天內埋葬在這裡。年齡分佈為60-90歲，體重為56-77公斤。每次取樣都是取大體身下0-3公分的土壤，以及距離大體兩公尺以外的土壤做為比對。

科學家們發現，死亡後有兩個階段，周圍土壤微生物的呼吸作用的變化最大。第一個階段在在死亡後7-12天，也就是從活躍發脹期（Bloat-Active）到活躍腐爛期（Active Decay），這時候分解液（decomposition fluid，俗稱「死人湯」）流出，呼吸速率上昇、大量的物質釋放：主要是氨 ammonia，其次為碳，另外還有磷。這個階段主要的微生物由多到少為：變形菌門（Proteobacteria，佔30-40%）、厚壁菌門（Firmicutes，佔13-26%）、酸桿菌門（Acidobacteria，佔15-23%）。物質的釋出會一直延續到進階腐爛第三期（Advanced Decay III）。但是，從埋葬直到分解完成，整個過程中土壤的酸鹼度變化不大。

雖然整體細菌的多樣性，在分解液釋出後改變不多，但個別的組成卻有些細微的變化。如Alphaproteobacteria與Gammaproteobacteria增加了，而Betaproteobacteria內部則互有增減；至於厚壁菌門則先升後降，但Planctomycetes則先降後升。

到10-23天時（進階腐爛第一期，Advanced Decay I），呼吸作用再度上昇，但釋放的物質變少，最主要的微生物由厚壁菌門取而代之。

以總體細菌數量與多樣性來看，其實大體周圍的細菌數量改變得不多，而是組成發生變化。以擬桿菌（Bacteroidetes）為例，其中人體才有的擬桿菌（Bacteroides）變多，而土壤中原有的Terrimonas變少了。這在之前其他研究團隊觀察老鼠屍體的腐化過程時，也有類似的情況發生。

至於人體內的細菌呢？研究團隊發現，擬桿菌是從頭到尾都存在，直到死後198天（進階腐爛第三期）才開始下降。不過，在不同階段還是有不一樣的與人相關的細菌成為多數：在活躍腐爛期主要是擬桿菌與葡萄球菌（Staphylococcus），到早期進階腐爛期則換由乳酸桿菌（Lactobacillus）、Phascolarctobacterium與Eggerthella為主。

至於病原菌是否會隨之進入土壤、甚至散播呢？研究團隊發現，這些病原菌其實很難打贏原本在土壤中的細菌大軍，所以他們的量（包括沙門氏桿菌、空腸彎曲菌以及大腸桿菌O157等）都隨時間而遞減。

整體細菌的數量與多樣性，要到進階腐爛第三期時才會開始出現明顯的變化。此時不論是數量或是多樣性，都朝著一開始的狀況（埋葬前）移動：厚壁菌門減少，Actinobacteria、Alphaproteobacteria、Gammaproteobacteria與擬桿菌（Bacteroidetes）增加。

由於與人相關的擬桿菌屬（Bacteroides）一直持續出現在土壤中，直到死後第198天；因此研究團隊認為，或許未來可以建立一個微生物的消長曲線，協助用來判斷屍體的死亡時間。

參考文獻：
Cobaugh KL, Schaeffer SM, DeBryun JM (2015) Functional and Structural Succession of Soil Microbial Communities below Decomposing Human Cadavers. PLOS One. 10(6):e0130201.doi:10.1371/journal.pone.0130201

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作者：葉綠舒　慈濟大學生命科學系助理教授，科教中心特約寫手，從事科普文章寫作。