“Trở về cát bụi” có thể là công việc của các vi sinh vật trong đất hơn là của Chúa trời. Nhưng cho đến nay, hiểu biết về cách thức hoạt động của những sinh vật bé nhỏ này còn khá ít ỏi. Nghiên cứu mới cho thấy rằng, không cần biết chúng ta được chôn cất ở đâu, các loại vi khuẩn, nấm và các vi sinh trong đất sẽ tấn công cơ thể chúng ta, như thể chúng đã chờ đợi từ bao giờ. Phát hiện này có thể mang ý nghĩa quan trọng với ngành pháp y, bao gồm việc hỗ trợ cảnh sát xác định chính xác hơn thời gian tử vong.
Brendan Bohannan – nhà vi sinh vật học tại Đại học Oregon, Eugene – người không tham gia vào nghiên cứu này cho biết: “ Tôi tưởng tượng là những kết luận mới này sẽ có mặt trong các sách sinh thái học và những tập phim CSI. Hiếm có đề tài khoa học nào có thể được diễn tả như vậy!”.
So với thực vật, xác động vật phân hủy là nguồn dinh dưỡng cực kỳ dồi dào, ví dụ như nitơ và cacbon. George Kowalchuk – nhà vi sinh vật học tại Đại học Utrecht, Hà Lan – người không tham gia vào nghiên cứu cho biết xác chết được ví như “mỏ vàng” cho vi sinh vật. Mặc dù chúng ta đã biết từ lâu các loài động vật ăn xác chết như diều hâu, gấu mèo Mỹ và các loại ruồi nhặng làm công việc phân nhỏ xác chết, nhưng chúng ta chỉ mới hiểu được tầm quan trọng của vi sinh vật trong việc phân hủy xác.
Để tìm hiểu cơ chế hoạt động của vi sinh vật như thế nào, Jessica Metcalf – nhà sinh học tiến hóa tại trường Đại học Colorado, Boulder – đã tiến hành khảo sát các vi sinh vật bên trong, bên trên và xung quanh các xác chết. Cô bắt đầu trên chuột thí nghiệm, bằng cách để 126 xác chuột vào các thùng chứa riêng với đất được lấy từ ba nơi: đồng cỏ, rừng thông ở Colorado và sa mạc ở Texas. Sau 18 tháng, cô lấy mẫu vi sinh vật trên da, trong ruột của xác chuột và trong đất. Với sự giúp đỡ của các cộng sự đến từ Southeast Texas Applied Forensic Science Facility thuộc Đại học Sam Houston State, Huntsville, cô cũng tiến hành theo dõi quá trình phân hủy của 4 xác người hiến tặng cho nghiên cứu, 2 xác được đặt ngoài trời trong mùa đông và 2 xác còn lại vào mùa xuân.
Xác định các vi sinh vật thực sự là một thách thức bởi vì phần lớn chúng không thể nuôi và nghiên cứu trong phòng thí nghiệm. Để tìm ra sự hiện hiện của loài nào – bao gồm cả giun và nấm- trong mẫu vật, Metcalf và Rob Knight – nhà vi sinh vật học tại Đại học California, San Diego – cùng các cộng sự sử dụng phương pháp metagenomics, bao gồm quá trình phân lập và giải trình tự ADN từ mẫu đất và mẫu xác chết. Để phân tích hàng ngàn loài mà họ đã tìm thấy, nhóm nghiên cứu đã phát triển một phần mềm chuyên dụng. “Với metagenomics, những thông tin phức tạp về vi sinh vật có thể thành thông tin hữu dụng”, Kowalchuk chia sẻ.
Những phát hiện của họ cho thấy rằng phần lớn vi sinh vật chịu trách nhiệm việc phân hủy đến từ đất, không phải từ ruột như những nhà nghiên cứu khác đã đề xuất. Hơn thế nữa, bất kể loại đất nào, thời tiết ra sao, hay sự hiện diện của động vật ăn xác chết, vi sinh vật ở những nơi đó đều giống nhau.
Điều đó cho thấy rằng đất chứa “ngân hàng giống vi sinh vật”, một nhóm vi sinh hiếm gặp có thể chỉ xuất hiện khi có một nguồn dinh dưỡng dồi dào như xác chết. Đó là thời điềm bùng nổ dân số của chúng – Greg Caporaso, nhà sinh tin học tại Đại học Bắc Arizona, Flagstaff – người không tham gia vào nghiên cứu đã nói. Eva Cuypers – nhà độc chất học pháp y tại Trường Đại học Leuven, Belgium, người cũng không tham gia vào nghiên cứu, cho rằng điều bất ngờ nhất là hệ vi sinh phân hủy không phụ thuộc vào loại đất, như thế sẽ dễ dàng hơn để trả lời câu hỏi liệu tất cả xác chết đều có cùng một mùi.
Hơn thế nữa, nghiên cứu cho thấy hệ vi sinh vật thay đổi theo thời gian và theo hướng có thể dự đoán được. Khi bắt đầu thí nghiệm, hầu như không thấy các vi sinh vật này và đất xung quanh xác chết chứa các nhóm sinh vật khác nhau. Nhưng ngay sau khi xác bị phân hủy bởi hoạt động của các vi sinh vật trong hệ đường ruột, hệ vi sinh trong cơ thể sẽ bị thay thế bởi các vi sinh hiếu khí có trong không khí và đất. Sau đó chúng trải qua giai đoạn bùng nổ dân số với nguồn năng lượng cung cấp bởi nội tạng đang phân rã, vốn rất giàu nitơ từ quá trình phá hủy các protein. Các vi sinh vật chuyển đổi theo thời gian, bắt đầu với vi sinh tiêu thụ nitơ , và sau đó là nấm, giun tròn ở giai đoạn của quá trình phân hủy.
Sau khi sắp xếp các giai đoạn khác nhau của quá trình phân hủy trên chuột, và theo dõi quá trình tương tự diễn ra trên cơ thể người, các nhà nghiên cứu đã xây dựng một chương trình máy tính sử dụng dữ liệu từ chuột thí nghiệm để xem liệu kết cấu vi sinh vật có thể sử dụng để dự đoán thời gian tử vong trên cơ thể người. Metcalf cho rằng: “ Thí nghiệm trên chuột dùng để dự đoán thời gian tử vong rất tốt. Điều đó làm chúng tôi há hốc vì ngạc nhiên.”
Phát hiện trên có thể là một công cụ hữu hiệu mới cho các vấn đề hình sự. Các chuyên gia pháp y thỉnh thoảng dựa vào sự hiện hiện của côn trùng như con nhặng để ước lương thời gian tử vong, bằng cách theo dõi sự phát triển của ấu trùng trên xác thịt phân hủy. Tuy nhiên, Bohannan cho rằng phương pháp dùng vi sinh vật có thể đưa ra “chứng cứ pháp y có độ chính xác hơn nhiều so với dùng côn trùng”.
Tuy nhiên, để đạt được như thế thì còn nhiều việc cần được thực hiện. Với sự hỗ trợ từ Học viện Tư pháp Quốc gia, nhánh nghiên cứu của Sở Tư pháp Hoa Kỳ, tại Washington, D.C., nhóm của Metcalf and Knight sẽ sớm nghiên cứu những xác chết tại các cơ sở trên toàn quốc, trong suốt các mùa trong năm để xem liệu hệ vi sinh vật có giống nhau và phát triển theo cùng phương thức hay không. Cuypers muốn thí nghiệm trên nhiều loại đất khác, và Bohannan đặt câu hỏi liệu có thể sử dụng hệ vi sinh trong đất để xác định khả năng một xác chết đã từng hiện diện tại đó. Dù cho kết quả có ra sao thì nhà sinh tin học Caporaso cũng nói rằng đây là “bước khởi đầu” của ngành công nghệ pháp y dựa trên phương pháp giải trình tự ADN tiên tiến.
CSI (Crime Scene Investigation) là một bộ phim truyền hình về cảnh sát Mỹ
Southeast Texas Applied Forensic Science Facility (STAFS) là một cơ sở nghiên cứu được Hội đồng giải phẫu Texas công nhận cho phép cơ sở này được phép dùng cơ thể người hiến tặng cho mục đích nghiên cứu khoa học.STAFS tìm kiếm các giải pháp nhằm nâng cao kiến thức về học thuật và kĩ thuật trong các ứng dụng của ngành khoa học pháp y về các dấu vết hiện trường cũng như hoạt động của tội phạm.
Metagenomics (hay còn gọi là hệ gen môi trường hay hệ gen của cộng đồng) là một phương pháp phân tích hệ gen của vi sinh vật bằng cách tách chiết và nhân bản ADN từ một tập hợp vi sinh vật. Sự phát triển Metagenomics bắt nguồn từ những bằng chứng không thể chối rằng vi sinh vật hiện diện phần lớn ở các môi trường trên trái đất.
<Thu Hà dịch>
Bibliography
American Association for the Advancement of Science (AAAS). (2015, December 10). Thousands of unexpected microbes break down our bodies after death. Retrieved January 27, 2016 from http://www.sciencemag.org/news/2015/12/thousands-unexpected-microbes-break-down-our-bodies-after-death