劉 鯤 王 禹 李亮亮 王江峰

（1.蘇州市公安局吳中分局刑警隊(duì)，江蘇蘇州215100；2.蘇州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與生物科學(xué)學(xué)院，江蘇蘇州215006）

兩種新的法醫(yī)昆蟲學(xué)發(fā)育模型

劉 鯤1王 禹2李亮亮2王江峰2

（1.蘇州市公安局吳中分局刑警隊(duì)，江蘇蘇州215100；2.蘇州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與生物科學(xué)學(xué)院，江蘇蘇州215006）

昆蟲生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律是法醫(yī)昆蟲學(xué)用于推斷死亡時(shí)間的重要指標(biāo)。目前，法醫(yī)昆蟲學(xué)家提出了兩種法醫(yī)昆蟲學(xué)發(fā)育模型等體長(zhǎng)圖（Isomegalen）和等蟲態(tài)圖（Isomorphen）。利用這兩個(gè)圖可以快速準(zhǔn)確地推斷昆蟲日齡，從而確定最短死亡時(shí)間，且這兩個(gè)模型同樣適應(yīng)于無法醫(yī)昆蟲學(xué)經(jīng)驗(yàn)的調(diào)查者。本文從原理、數(shù)據(jù)獲取及方法建立對(duì)兩個(gè)發(fā)育模型進(jìn)行了介紹，對(duì)國(guó)際上兩種模型的研究進(jìn)行了綜述，以引起我國(guó)法醫(yī)學(xué)界與公安系統(tǒng)對(duì)于該模型的重視并加強(qiáng)對(duì)其的研究及應(yīng)用。

死亡時(shí)間昆蟲發(fā)育歷期等體長(zhǎng)圖等蟲態(tài)圖

前言

昆蟲的生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律是推斷死亡時(shí)間的重要依據(jù)。昆蟲是一種冷血?jiǎng)游铮渖L(zhǎng)發(fā)育主要受溫度影響。在適宜的溫度范圍內(nèi)，昆蟲的生長(zhǎng)發(fā)育速率會(huì)隨著溫度的升高而加快。因而只要確定了尸體所在場(chǎng)所的環(huán)境溫度，就能通過昆蟲的生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律推斷出死亡時(shí)間。利用昆蟲發(fā)育規(guī)律推斷出的死亡時(shí)間又稱為最短死亡時(shí)間，即昆蟲首次侵殖尸體并在尸體上生長(zhǎng)發(fā)育所經(jīng)歷的時(shí)間，而非尸體確切的死亡時(shí)間。最短死亡時(shí)間是依據(jù)尸體上最“老”昆蟲的發(fā)育情況來確定的。推斷昆蟲生長(zhǎng)發(fā)育情況最常用指標(biāo)為幼蟲體長(zhǎng)和各發(fā)育階段歷期。為了使這些發(fā)育數(shù)據(jù)能夠更精確且便捷的應(yīng)用于死亡時(shí)間推斷，研究者提出和建立了兩種發(fā)育模型，分別為Isomegalen圖和Isomorphen圖。

1 Isom orphen圖和Isom egalen圖及其構(gòu)建原理

Isomorphen圖是根據(jù)不同恒溫下（y軸）不同發(fā)育節(jié)點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間（x軸）建立的散點(diǎn)圖（圖1）。圖中每一條曲線表示昆蟲在不同恒溫下發(fā)育至一個(gè)特定發(fā)育節(jié)點(diǎn)所需的時(shí)間。圖中的發(fā)育節(jié)點(diǎn)實(shí)際上是發(fā)育歷期的另一種表示方法。例如，第一次蛻皮的時(shí)間即為一齡幼蟲的發(fā)育歷期；第二次蛻皮的時(shí)間即為一齡幼蟲的發(fā)育歷期與二齡幼蟲的發(fā)育歷期之和。

Isomegalen圖是一個(gè)3D的等差線圖，圖中包含三個(gè)變量，分別為孵化后時(shí)間（x軸）、溫度（y軸）及幼蟲大?。▃軸）（圖2）。圖中每一條等差線對(duì)應(yīng)一個(gè)幼蟲體長(zhǎng)，即幼蟲體長(zhǎng)為3mm、4mm、5mm……時(shí)在不同溫度下所對(duì)應(yīng)的孵化后的生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)間。

2 Isom o rphen圖和Isom ega len圖的優(yōu)點(diǎn)及其局限性

Isomorphen圖和Isomegalen圖最大的優(yōu)點(diǎn)就是在應(yīng)用時(shí)非常方便。應(yīng)用這兩個(gè)圖可以快速準(zhǔn)確地推斷昆蟲日齡，從而確定最短死亡時(shí)間，且對(duì)于毫無法醫(yī)昆蟲學(xué)研究經(jīng)驗(yàn)的調(diào)查者同樣適用［1］。在使用Isomorphen圖時(shí)，只要確定命案現(xiàn)場(chǎng)收集到的最“老”的未成熟昆蟲的發(fā)育階段并結(jié)合環(huán)境溫度，就能利用該模型推算出最短死亡時(shí)間。而在使用Isomegalen圖時(shí)，只要確定環(huán)境溫度及幼蟲體長(zhǎng)即可在模型中直接讀出昆蟲的日齡。

然而，Isomorphen圖和Isomegalen圖在使用時(shí)均存在局限性。Isomorphen圖僅能指示發(fā)育進(jìn)程中的數(shù)個(gè)發(fā)育的時(shí)間點(diǎn)。例如在現(xiàn)場(chǎng)收集到的最老的昆蟲為三齡幼蟲。說明該昆蟲已經(jīng)經(jīng)歷了第二次蛻皮。但該昆蟲究竟已經(jīng)蛻皮多久了，無法通過該模型推算。這種情況下，常用的做法是將活蟲帶回實(shí)驗(yàn)室內(nèi)恒溫飼養(yǎng)至下一階段。然而，昆蟲的生長(zhǎng)發(fā)育在運(yùn)輸和飼養(yǎng)過程中可能會(huì)受到影響。飼養(yǎng)往往很耗時(shí)，可能會(huì)錯(cuò)過最佳的破案時(shí)間。盡管Isomorphen圖在實(shí)際應(yīng)用時(shí)存在局限性，但它仍舊是一個(gè)有效的死亡時(shí)間指示指標(biāo)，特別是昆蟲正好處于化蛹和羽化階段時(shí)。Isomegalen圖是根據(jù)幼蟲大小變化建立的模型，但該模型中僅包含了幼蟲孵化后到取食高峰期這段時(shí)間的大小變化數(shù)據(jù)。因此該模型在推斷取食期幼蟲日齡時(shí)具有很高的精確度，但當(dāng)幼蟲進(jìn)入離食期以后，則不能利用該模型推斷死亡時(shí)間，因此其適用范圍有限，在應(yīng)用其推斷死亡時(shí)間時(shí)應(yīng)當(dāng)注意。

圖1 基于麗蠅假設(shè)發(fā)育數(shù)據(jù)的Isomorphen圖

圖2 基于麗蠅假設(shè)發(fā)育數(shù)據(jù)的Isomegalen圖

3 Isom o rphen圖和Isom ega len圖的數(shù)據(jù)獲取

3.1 蟲源獲取及昆蟲的種類鑒定

蟲源可采用野外放置誘餌或尸體的方式獲取。若研究目標(biāo)為早期到達(dá)尸體的昆蟲，如麗蠅和麻蠅，放置新鮮的肉類或動(dòng)物內(nèi)臟即可。若研究目標(biāo)為較晚到達(dá)尸體的昆蟲，如甲蟲，則需要放置體型稍大的動(dòng)物尸體。例如可以采用國(guó)際上推薦的23～27kg豬尸體。該重量的豬尸體被認(rèn)為是法醫(yī)昆蟲學(xué)演替研究中人類尸體的最佳替代動(dòng)物［2］。

采集到的昆蟲在實(shí)驗(yàn)室中建立種群并進(jìn)行種類鑒定。種類鑒定是昆蟲生長(zhǎng)發(fā)育研究中非常重要的一步，該步驟建議由昆蟲分類專家完成。蠅類成蟲和部分幼蟲的形態(tài)鑒定可以參考范滋德等編著的《中國(guó)常見蠅類檢索表》［3］。

嗜尸性昆蟲種類繁多，誘集到的目標(biāo)昆蟲中難免混雜一些其它種類的昆蟲，而不同種昆蟲的生長(zhǎng)發(fā)育可能相差很大。為了避免種類不純對(duì)發(fā)育數(shù)據(jù)造成的影響，一般誘集到的昆蟲需要在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)連續(xù)飼養(yǎng)純化3代。純化后的種群需要再次進(jìn)行種類鑒定，方可進(jìn)行接下來的昆蟲發(fā)育研究。

3.2 昆蟲飼養(yǎng)、觀察及取樣

昆蟲通常在恒溫下飼養(yǎng)，飼養(yǎng)溫度的確定參照該種類發(fā)生季節(jié)的最低和最高溫度，也可以適當(dāng)擴(kuò)大最低和最高溫度的范圍，研究該種類的溫度適應(yīng)性。為了保證昆蟲發(fā)育模型的精確性，特別是積溫模型的精確性，一般至少需要在7個(gè)恒溫條件下對(duì)昆蟲的生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)行研究［4］。

昆蟲各發(fā)育階段歷期、幼蟲的形態(tài)、體長(zhǎng)及體重，以及蛹?xì)?nèi)組織的形態(tài)變化等是指示昆蟲發(fā)育進(jìn)程的良好指標(biāo)。在研究這些指標(biāo)時(shí)需要對(duì)昆蟲觀察和取樣。理論上來說，觀察和取樣的時(shí)間間隔越小且每次取樣的樣本量越大，得到的發(fā)育數(shù)據(jù)越精確。但是頻繁的觀察和過量的取樣可能會(huì)影響昆蟲整體的發(fā)育進(jìn)程。為了獲取精確的發(fā)育數(shù)據(jù)應(yīng)盡可能將取樣和觀察對(duì)昆蟲生長(zhǎng)發(fā)育的影響降到最低，可以縮短低齡幼蟲的觀察和取樣時(shí)間間隔至4～8h，延長(zhǎng)高齡、離食和蛹期的觀察和取樣時(shí)間間隔至8～24h［4］。因?yàn)橐话愕妄g幼蟲（如大多數(shù)蠅類幼蟲的1齡和2齡）的發(fā)育歷期較短，高齡、離食期幼蟲和蛹期的發(fā)育歷期較長(zhǎng)。

每次的取樣量根據(jù)成蟲的產(chǎn)卵量來確定。蠅類一般每次取10～20個(gè)樣本。甲蟲的產(chǎn)卵量較少，無法滿足大量取樣的要求。對(duì)其研究時(shí)可以減少每次的取樣量并增加重復(fù)數(shù)。取樣的幼蟲放入＞80°C的熱水中處理不少于30s，隨后放入70～280%酒精溶液中保存。蛹用昆蟲針刺三個(gè)小洞放入醋酸醇溶液中或放入＞80℃的熱水中固定后，隨后放入70～280%酒精溶液中保存。

4 Isom orphen圖和Isom egalen圖的研究進(jìn)展

Isomegalen圖最早是由Reiter[5]在1984年提出，他研究了紅頭麗蠅Calliphoravicina R.-D.在6.5～235℃下體長(zhǎng)變化并建立了體長(zhǎng)隨時(shí)間變化的Isomegalen圖。Isomorphen圖是由Grass?berger和Reiter［1］提出并建立，他們研究了15～235℃十個(gè)恒溫下絲光綠蠅Luciliasericata (Meigen)在恒溫條件下的發(fā)育，建立了絲光綠蠅不同發(fā)育節(jié)點(diǎn)的Isomorphen圖和體長(zhǎng)變化的Iso?megalen圖，并對(duì)這兩種模型的使用方法進(jìn)行了闡述。此后，ThanatophilusmicansFabricius［6］、ChrysomyarufifaciesMacquart［7］、C.chloropyga(Wie?demann)［8］和C.putoria(Wiedemann)［8］分別在10個(gè)、9個(gè)、8個(gè)及7個(gè)恒溫下的發(fā)育均被研究，并繪制了這些種類的Isomegalen圖和Isomorphen圖。由上述研究可以看出，Isomorphen圖和Isomegalen圖需要較密集的溫度間隔和較廣的溫度范圍，對(duì)發(fā)育數(shù)據(jù)的精度要求較高，低精度的發(fā)育數(shù)據(jù)無法建立發(fā)育模型，特別是Iso?megalen曲線對(duì)體長(zhǎng)數(shù)據(jù)的精度有很高的要求。

5 展望

昆蟲發(fā)育規(guī)律是最短死亡時(shí)間推斷的很好指標(biāo)。然而目前很多具法醫(yī)學(xué)重要意義的昆蟲仍缺少相關(guān)的發(fā)育數(shù)據(jù)或發(fā)育數(shù)據(jù)的精確度仍不夠。特別是對(duì)Isomorphen圖和Isomegalen圖這種精確度高且能夠便捷用于死亡時(shí)間推斷的發(fā)育模型的研究較少。在今后的研究中應(yīng)加大對(duì)兩種模型的研究及應(yīng)用。在較廣的溫度范圍及較密集的溫度間隔下研究昆蟲的發(fā)育，增加實(shí)驗(yàn)重復(fù)次數(shù)，以獲取精確的發(fā)育數(shù)據(jù)用于構(gòu)建昆蟲發(fā)育模型。

［1］Grassberger M,Reiter C.Effect of temperature on Lu?ciliasericata(Diptera:Calliphoridae)development with special reference to the isomegalen-and isomorphendiagram.Forensic SciInt.[J].Forensic Sci Int,2001, 120(1-2):32-36.

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國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（30870332，81273352）