Wie Mikroben den Todeszeitpunkt in extremer Kälte bestimmen

Was geschieht mit einem Leichnam in einer extrem kalten Umgebung? Setzt die Zersetzung trotzdem ein? Und wie verändern solche Bedingungen die Einschätzung von Forensikerinnen und Forensikern darüber, wann ein Mensch gestorben ist?

Die Bestimmung des Todeszeitpunkts – auch postmortales Intervall genannt – ist eine anspruchsvolle Aufgabe. Sie ist für forensische Ermittlungen von grosser Bedeutung, weil sie entscheidende Hinweise auf den zeitlichen Ablauf vor dem Tod einer Person liefern kann.

Damit lassen sich mögliche Tathergänge und Verdächtige eingrenzen, was zur Aufklärung von Straftaten beitragen kann.

An einem Fundort beeinflussen zahlreiche Faktoren die Untersuchung, von Umweltbedingungen bis zum Gesundheitszustand der Person vor ihrem Tod.

Traditionell schätzte die Wissenschaft den Todeszeitpunkt anhand körperlicher und biologischer Veränderungen nach dem Tod ein. Dazu gehören etwa Leichenstarre, die Ansammlung von Flüssigkeiten und das Abkühlen des Körpers.

Diese Verfahren sind jedoch nur begrenzt zuverlässig, da sie stark schwanken und von äusseren Einflüssen abhängen. Mit dem Aufkommen der Molekularbiologie wurde die Berechnung des postmortalen Intervalls genauer.

Dennoch bleibt sie besonders bei extrem kaltem Wetter schwierig. In den ersten Monaten nach dem Tod zeigt ein gefrorener Körper häufig keine klar erkennbaren Anzeichen von Zersetzung.

Wir sind Forensikerinnen und leiten die forensischen Programme an der Universität von North Dakota sowie an der Universität von Central Lancashire. Mithilfe von Molekularbiologie und Bioinformatik entwickeln wir Werkzeuge, die Forschenden und Ermittlungsbehörden eine präzisere Schätzung des postmortalen Intervalls ermöglichen sollen.

Unsere kürzlich in Frontiers in Microbiology veröffentlichte Studie zeigte, dass die Untersuchung von Mikroben, die an der Zersetzung beteiligt sind, die seit dem Tod vergangene Zeit unter extremer Kälte mit hoher Genauigkeit vorhersagen kann.

Zersetzung in kalten Umgebungen

Unsere Untersuchung wurde in Grand Forks im US-Bundesstaat North Dakota durchgeführt, einer der kältesten Städte der Vereinigten Staaten. Dort können die Temperaturen im Winter auf -40 Grad Fahrenheit (-40 Grad Celsius) sinken, während Windgeschwindigkeiten von bis zu 31 Meilen pro Stunde (50 Kilometer pro Stunde) auftreten.

In einer derart extrem kalten Umgebung wie den Wintern in North Dakota reichen herkömmliche Methoden möglicherweise nicht aus, um die Zersetzung zu beurteilen und den Todeszeitpunkt zu schätzen. So kühlt ein Körper bei Kälte deutlich schneller aus, wodurch Berechnungen auf Grundlage der Körpertemperatur verfälscht werden können.

Auch der Beginn und die Dauer der Leichenstarre, also der Versteifung des Körpers, können sich in kalten Umgebungen verzögern. Gefriertemperaturen können zudem den Zersetzungsprozess verlangsamen oder stoppen – einschliesslich der Aktivität von Insekten und anderen Aasfressern, die am Abbau des Körpers beteiligt sind.

Schnee ist ein weiterer wichtiger Faktor bei der Untersuchung von Zersetzungsprozessen. Indem er Restwärme einschliesst, kann er einen Körper isolieren und dessen Temperatur leicht über die der Umgebung anheben. Durch diesen Isolationseffekt zersetzt sich der Körper langsamer als ein Leichnam, der offen der Luft ausgesetzt ist.

Mikroben und die Zeit seit dem Tod

Bei extremer Kälte müssen zusätzliche Ansätze eingesetzt werden, um Zersetzung und Todeszeitpunkt zu verstehen. Fortschrittliche molekulare Verfahren – etwa die Analyse des Mikrobioms, der Genexpression und des Proteinabbaus – können wertvolle Informationen über den Tatort liefern.

Jeder Organismus besitzt charakteristische mikrobielle Merkmale, die wie ein Fingerabdruck wirken. Das Nekrobiom, also die Gemeinschaft von Mikroben, die mit verwesenden Überresten verbunden ist, nimmt beim Zerfall eine entscheidende Rolle ein.

Bestimmte Mikroben treten in unterschiedlichen Phasen der Zersetzung auf. Sie tragen zum Abbau von Gewebe und zur Wiederverwertung von Nährstoffen bei. Forensische Ermittlerinnen und Ermittler können die in einem Leichnam lebenden Mikroben beproben und aus der Zusammensetzung dieser mikrobiellen Population ableiten, wie lange der Tod zurückliegt.

Unsere Studie untersuchte wiederkehrende Muster mikrobieller Veränderungen während der Zersetzung in extrem kalten Umgebungen. Über 23 Wochen hinweg entnahmen und analysierten wir 393 Mikrobenproben aus dem Inneren und vom Äusseren der Nasen toter Schweine, die mit Schnee bedeckt waren.

Schweine zersetzen sich ähnlich wie Menschen und werden deshalb häufig in der forensischen Forschung eingesetzt. Zur Schätzung des postmortalen Intervalls entwickelten wir Modelle, die mikrobielle Genetikdaten mit Umweltdaten wie Schneehöhe und Aussentemperatur verknüpften.

Insgesamt ergab sich, dass die Bakterienarten Psychrobacter, Pseudomonas und Carnobacterium den Zeitraum nach dem Tod unter extremen Winterbedingungen bis zu sechs Monate nach dem Tod am besten vorhersagen könnten – bei einer Fehlerquote von etwas mehr als neun Tagen.

Wir stellten fest, dass unterschiedliche Bakterienarten zu verschiedenen Zeitpunkten besonders häufig vorkommen. So steigen die Werte von Psychrobacter fünf Wochen nach dem Tod an und erreichen nach 10 Wochen ihren höchsten Stand. Pseudomonas nehmen dagegen zwischen fünf und neun Wochen zu und erreichen ihren Höchstwert nach 18 Wochen.

Verbesserte Forensik

Über den Tod zu sprechen, ist häufig unangenehm. Aus forensischer Sicht können Techniken und Methoden zur Bestimmung des Todeszeitpunkts jedoch dazu beitragen, Gerechtigkeit zu schaffen und Angehörigen Frieden zu geben.

Unsere Studie ergab, dass die Zersetzung selbst in kalten Umgebungen nicht vollständig zum Stillstand kommt. Die Untersuchung des Mikroklimas – also der örtlichen Bedingungen rund um den Körper, einschliesslich Temperatur, Luftfeuchtigkeit und mikrobieller Aktivität – kann entscheidende Informationen über den Zersetzungsprozess liefern.

Die von uns identifizierten zentralen Mikrobenarten dienten als Biomarker des Todes. Dadurch konnten wir Modelle für den Todeszeitpunkt entwickeln, mit denen Forschende die Grenzen einer rein visuellen Untersuchung von Überresten überwinden können.

Bei der Untersuchung eines Todesfalls können Mikroben zu einem wichtigen Puzzleteil werden, weil sie selbst unter extremen Bedingungen präzisere zeitliche Abläufe rekonstruieren helfen.

Noemi Procopio, leitende Forschungsstipendiatin, Fakultät für Recht und Polizeiwesen, Universität von Central Lancashire, und Lavinia Iancu, Assistenzprofessorin für Forensik, Leiterin des Forensikprogramms, Universität von North Dakota

Dieser Artikel wird unter einer Creative-Commons-Lizenz von The Conversation erneut veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.