如何快速在野外搜寻人类遗体?看看植物的变化吧

作者:编译 贺紫宸来源:科研圈(ID: keyanquan)发布时间:2020-09-22

一项研究提出,人类遗体在野外腐败时会改变周围植物的化学特征,为使用无人机等工具高效搜寻提供了可能。	


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图片来源:Pixabay


抛尸野外是许多刑侦片喜爱的情节,但一旦发生在现实中,就是极其令人头疼的案件。搜寻在野外遇难的人也会碰到同样的问题。在荒野丛林中快速确定遗体的位置非常困难,但根据田纳西大学诺克斯维尔分校(University of Tennessee, Knoxville)的 Holly Brabazon 等人于《植物科学趋势》(Trends in Plant Science)上发表的一篇论文称,警方或可以利用远程感应平台来观测树木和灌木冠层的光谱变化,来找到遗体的位置。


在地球广袤的土地上,大约有 31% 的地块(约 40 亿公顷)都被森林所覆盖,主要分布在温带和热带,正好与大部分人类的聚居点相重合。在世界各地,人们似乎在森林地区中“消失”的案例层出不穷,不幸的是,其中的许多对象都已假定死亡。


对失踪者遗体的调查通常会从周边行人取证、航空摄影和巡尸犬搜索开始。但是,当需要被搜查的地块范围逐渐扩大,或是处于较危险的地形中时,基于地面的搜索活动可能会变得极具挑战性,甚至根本不可能完成。虽然远程搜索受害者遗体的方法已经被提上日程,但繁茂森林的遮盖使对遗体的精确定位变得异常棘手。种种障碍相叠加,经常会抹去警方发现和保存遗体的可能性。而这项关键证据的缺失会使刑事起诉滞后,让凶手逍遥法外,让受害者家庭难以走出痛苦。


|尸体周围的植物可能会更绿


这篇最新研究指出,尽管植物常常被抱怨遮挡了视线,它们可以在某些手段下变成有力的搜寻帮手。无论是被埋葬还是单纯地留在土地表面,人类遗体都可能会对当地环境产生影响,并留下物理线索。包括纷乱的土壤痕迹和被损坏的植物叶片在内,这些物理线索常常很容易被破坏,或被办案人员轻易忽略。


但另一方面,人类遗体的分解和腐败过程不可避免地会在周围的环境中造成可以被预计的物理和化学变化。正在经历这一变化的遗体周围的生态系统被称为“尸体分解岛”(cadaver decomposition island)。其中,腐化遗体的过程所产生的化学物质和微生物(尸微生物组,necrobiome)必然会改变周遭土壤的化学组成和微生物环境。而这将改变附近植物根系所处的环境(根际,rhizophere),继而导致植物叶片发生可以被人类远距离监测到的结构变化。因此,尸体分解岛可以让我们进一步理解从遗体分解开始、到植物中结束的化学物质源-库反应。而这篇文章就将详细讨论人体分解对植物光学变化的影响,力求用一套完整的方法来根据植物定位遗体位置。


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图片来自论文,翻译:贺紫宸


在尸体分解岛上,外来入侵植物和杂草可能在植物演替过程占有优势地位。其中,外来入侵植物通常都具有发达的根系,也能对环境变化作出迅速反应。也正是这些特征,让这一类植物能够快速对土壤中的新成分作出化学和细胞组成上的反应。作为木本入侵灌木,在北美洲东部广泛分布的日本女贞(Ligustrum japonica)和忍冬(Lonicera japonica)在生态环境和经济方面都已经造成了巨大的损失,但在此前保存完好、近期刚刚受到干扰的生态系统中,这些植物却可能作为环境信号,为搜寻工作提供便利。包括这些植物在内,许多全球范围内分布的常见植物都可以作为广泛应用这种环境信号的基础。另外值得一提的是,一些优势硬木树种也可以通过其广泛的根系和树冠,吸纳遗体所产生的化学物质。


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忍冬也就是金银花,在北美等地区是入侵物种。图片来源:Wikipedia


人类遗体分解过程中产生的一大波营养物质会从根系进入植物,继而首先改变现存叶片的生理特征。如果我们仅考虑快速分解过程中迅速升高的氮元素浓度,可以预见的是,附近植物的叶片光谱颜色会发生改变。以美国人平均体重计算,每人身体中大约含有 2.6 千克氮,而这其中的大部分都会在身体的“主人”去世后被转换成铵。如果我们假设尸体分解岛的面积在 3 平方米左右,那么遗体分解为植物根系所带来的氮含量,大约要比为美国温带地区家养灌木和树木所推荐的季节性氮肥的氮含量还要高 50 倍左右。虽然有研究指出,土壤中过高的氨含量会毒害植物,但叶片中的氮含量升高也将提高植物叶绿素的产量,最终导致作者所预计的“绿化效果”。


|人体中的化学成分


需要留心的是,许多环境取证相关的研究都以包括猪在内的动物模型为对象,来探索尸体分解过程的影响。但最近的一项研究指出,不同哺乳纲动物类群尸体的分解速率和特征不尽相同。由此可以推出,这些尸体分解岛的环境名片特征也会有区别。另外有研究也提到,由于人类和其它同等大小的动物在身体结构的组成和体内微生物群落的区别,人类遗体的分解速度更快,也更加多变。除此之外,其它动物的尸体更有可能“僵尸化”。这样看来,人类遗体分解很可能确实会让附近植物产生独特且可预测的光学名片。


Brabazon 等人认为,氮含量的急剧升高能够提示可能出现了与人类体型相当的哺乳动物尸体分解,但除此之外,研究人员可能需要检测人类遗体在过程中特有或相对突出的化学物质,并分析这些物质让植物冠层所产生的可被监测到的光学名片。这些方面在人与人的差距分析中更加重要:每个人都是在环境因素、药物、和生活方式等相互作用影响下的独特个体,因此也有各自独特的化学组成。


比如说,制造业工作者、长期烟民或生活在重度污染环境中的居民都有可能被暴露在较高浓度的镉元素中。镉在人体中的半衰期很长,尤其是在肾皮质中的含量可高达每克组织 15 毫克。植物可以轻松吸收掉镉元素,而镉在植物体内的累积早已被用作高速公路和当地污染程度的指标之一。另有研究指出,高浓度的镉会影响叶绿体的光系统 II,因此改变植物叶片的光谱特征,使对镉元素浓度的光谱检测变为可能。而在正常的土壤中,镉的浓度大概在每千克土壤 1 毫克的范围内。这说明人类遗体腐化过程中向周围土壤释放的大量将被植被吸收的镉会对植物造成较明显的影响,使该变化成为寻找隐藏尸体的有力目标。


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长期吸烟会提升人体中的镉水平。图片来源:Pixabay


|以无人机为基础的遥感策略


远程监测植物表型的各种技术正在快速发展,不断吸纳各个交叉学科的长处,也促进了农业和植物科学研究的发展。该研究团队提出的设想是,若将以卫星或无人机为中心的植物遥感技术加以利用,定位失踪人类遗体的工作或将变得更加简便易行。


以无人机为首的遥感技术,很可能可以探测到植物冠部因吸收大量氮元素或其它微妙改变所带来的压力反应、失绿症(chlorosis)或受损的细胞结构。值得庆幸的是,无人机技术的价格成本在逐渐降低,同时它们可以配备的特定功能传感器也逐渐多样化,这些包括生物化学传感器、热感红外传感器和高光谱传感器在内的各式武器,使无人机可以适应各种各样的搜索任务。通过这种技术,法医和调查团队可以为不同案例可能对应的植物信号做出有针对性的搜查决定。


话是这么说,但为监测人类遗体而专门设立的遥感技术仍处于发展的早期阶段。其中一种先进手段就是地面光学雷达(terrestrial LIDAR),能够寻找未被标记的遗体地点在一段时间内的高度变化。但是,这种方法的使用仍然受到一些限制,一是会被现有植被所影响,二是数据收集时间长达几个月,因为地表高度的变化需要时间。另一种手段是采用配备高光谱感受器的无人机,寻找各种规模的猪尸体遗弃地点表层土地、草本植被和树冠的异常情况。而这项技术的进一步发展可以为取证人员铺平寻找人类遗体的道路。即使这样,在正式地将用植物光谱名片定位人类遗体的方法投入使用之前,研究团队还需进一步细化该影响的规模和形式。


除了刚刚提到的高光谱反射名片,荧光光谱也能提供重要的信息,帮助识别提供人类遗体附近的植被异常。这些异常信息通常与个体的代谢情况和植物的细胞构成相关。比如说,植物叶片上的自发荧光名片(autofluorescence signatures)可以提供与细胞壁聚合物质量的相关信息,而植物吸收的某些关键氨基酸可以被代谢成改变荧光光谱的产物:如氨基酸通透酶 1(AAP 1)向细胞壁中木质素(lignin)的转换。


总的来说,Brabazon 等人认为,森林树木和林下入侵植物可以对精确定位失踪人类遗体的位置有巨大的帮助。如果未来的研究可以确定遗体-土壤-植物交流的关键信号,那这些植物就很有可能通过遥感技术帮助取证团队找到失踪人口。即使植物现在仍被认为是遗体搜寻工作中的障碍物,但如果可以把植物作为环境哨兵,警方可以充分利用本来就紧张的人手和资源来做出谨慎的判断,也可以让搜索小队远离危险区域。在未来,将人工智能、大数据分析和更先进的感受器技术相结合,植物将越来越可能成为搜寻和取证的重要帮手。


论文信息:

Brabazon, H., DeBruyn, J., Lenaghan, S., Li, F., Mundorff, A., Steadman, D. and Stewart, C., 2020. Plants to Remotely Detect Human Decomposition?. Trends in Plant Science,.

https://doi.org/10.1016/j.tplants.2020.07.013 


参考来源:

https://www.sciencedaily.com/releases/2020/09/200903133025.htm 

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