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嗜尸性蠅類種屬鑒定研究進(jìn)展

2021-08-20 03:36冉淵張小園呂宙
法醫(yī)學(xué)雜志 2021年3期
關(guān)鍵詞:形態(tài)學(xué)法醫(yī)幼蟲

冉淵,張小園,呂宙,2

1.西南政法大學(xué)刑事偵查學(xué)院(國家安全學(xué)院),重慶 401120;2.西南政法大學(xué)重慶高校物證技術(shù)工程研究中心,重慶401120

死亡時間(postmortem interval,PMI)推斷一直是困擾法醫(yī)工作者的難題之一,同時也是法醫(yī)學(xué)研究的重中之重[1]。在許多命案中,尸體常位于人跡罕至的荒郊野外或偏僻的房屋內(nèi),周邊環(huán)境多無監(jiān)控設(shè)備,一旦尸體或尸塊高度腐敗,死者的身源也無法通過遺傳學(xué)或人類學(xué)方法確定,此時PMI 的判斷就成為破案的關(guān)鍵。對于這類腐敗尸體,傳統(tǒng)的法醫(yī)病理學(xué)以及近些年來新興的分子生物學(xué)、生物化學(xué)、物理學(xué)診斷方法大多僅適用于尸體腐敗早期[2]。對于高度腐敗尸體而言,法醫(yī)昆蟲學(xué)死亡時間推斷方法的適用性更強(qiáng)[3]。嗜尸性蠅類的個體生長發(fā)育情況和嗜尸性昆蟲群落演替規(guī)律是推算腐敗尸體PMI 的兩類最經(jīng)典方法[3-5]。然而,由于不同種屬蠅類發(fā)育時間差異較大,在實際案件中如果不進(jìn)行昆蟲種屬鑒定而直接測量蠅蛆體長、計算積溫或演替階段,或是作出錯誤的種屬鑒定,往往會導(dǎo)致推算出的結(jié)果與實際PMI 之間出現(xiàn)較大偏差,誤導(dǎo)案件偵查方向[6]。因此,無論選用上述兩類經(jīng)典方法中的哪一類方法來推斷腐敗尸體死亡時間,對嗜尸性昆蟲進(jìn)行快速且準(zhǔn)確的種屬鑒定都是關(guān)鍵[7]。本文對嗜尸性蠅類種屬鑒定的各種方法進(jìn)行綜述,以期為今后相關(guān)研究和實踐提供新思路和新方法。

1 形態(tài)學(xué)種屬鑒定

在法醫(yī)昆蟲學(xué)領(lǐng)域,起初是根據(jù)蠅類形態(tài)學(xué)分類特征來鑒定嗜尸性蠅類種屬。傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)種屬鑒定方法,主要是結(jié)合不同蟲態(tài)的大體或解剖形態(tài)特征來進(jìn)行鑒別[8]。在國內(nèi)常見蠅類成蟲與幼蟲大體形態(tài)學(xué)分類方面,范滋德[9]與薛萬琦等[10]我國老一輩雙翅目昆蟲學(xué)專家已經(jīng)給出了完美答案。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,近年來掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope,SEM)也被廣泛用于嗜尸性蠅類的超微形態(tài)學(xué)種屬鑒定[11-14]。

1.1 蠅類成蟲鑒定

蠅類成蟲的形態(tài)學(xué)種屬鑒定方法,目前最常用的是在體視顯微鏡或放大鏡下觀察蠅類翅脈形態(tài)、鬃毛排列、間額與側(cè)額的寬度比例、觸角形態(tài)與顏色、頰毛與下顎須顏色、上下腋瓣形態(tài)、背部顏色、體表粉被與纖毛顏色、前氣門顏色、尾器形態(tài)等特征差異來進(jìn)行鑒別[8,15-16]。WALLMAN[17]對澳大利亞南部地區(qū)常見的5 屬25 種麗蠅科蠅類進(jìn)行了形態(tài)學(xué)鑒定研究,結(jié)果顯示,根據(jù)蠅類雄性個體的尾器形態(tài),結(jié)合部分蠅種的觸角芒類型、頰毛顏色、翅脈形態(tài)、中鬃與背中鬃的數(shù)量與排布、前頂鬃和足鬃的長短等特征,可對該地區(qū)所有25 種麗蠅科蠅類進(jìn)行有效鑒定。NIHEI 等[18]對全球常見蠅科蠅類進(jìn)行了形態(tài)學(xué)分屬研究,VAIRO等[19]對巴西南部地區(qū)10 屬22 種麻蠅科蠅類進(jìn)行了形態(tài)學(xué)鑒定研究,這兩個研究的結(jié)果與WALLMAN[17]的研究結(jié)果相類似。但是,上述幾個研究在部分蠅種的鑒定上過于依賴雄性成蟲尾器形態(tài),而在動物和人類尸體上活動的主要為雌性蠅類[7,20],因此在實踐應(yīng)用中必然會受到較大的限制。AKBARZADEH 等[21]對中東地區(qū)的7 屬26 種麗蠅科蠅類進(jìn)行了形態(tài)學(xué)鑒定研究,與VAIRO 等[19]研究不同的是,AKBARZADEH 等還額外選取了觸角顏色及長寬比、腋瓣顏色及是否有毛、前氣門顏色、翅下大結(jié)節(jié)形態(tài)、頰毛顏色、側(cè)腹片鬃數(shù)量、腹部背板后緣帶寬窄、中鬃與背中鬃數(shù)量及排布等大量形態(tài)特征標(biāo)準(zhǔn),并降低了對雄性成蟲尾器的依賴。然而在相關(guān)命案偵破實踐中,形態(tài)特征標(biāo)準(zhǔn)增加過多也會導(dǎo)致在命案現(xiàn)場無法進(jìn)行快捷準(zhǔn)確的嗜尸性蠅類種屬鑒定,必須將樣本送到專業(yè)實驗室進(jìn)行顯微鏡下鑒定,最終影響法醫(yī)昆蟲學(xué)的應(yīng)用推廣。VAIRO 等[20]針對其團(tuán)隊前期研究[19]和AKBARZADEH等[21]研究的短板,對巴西南部地區(qū)9 種最常見麻蠅的雌性個體進(jìn)行了進(jìn)一步研究,發(fā)現(xiàn)僅根據(jù)成蟲腹部背板長寬比及粉被顏色、產(chǎn)卵器形態(tài)等少數(shù)幾個形態(tài)特征標(biāo)準(zhǔn)即可區(qū)分這9 種麻蠅。

隨著SEM 技術(shù)的成熟和升級,許多國內(nèi)外學(xué)者也開始嘗試將其應(yīng)用于嗜尸性昆蟲的種屬鑒定,逐漸形成了超微形態(tài)學(xué)種屬鑒定這一子領(lǐng)域。觸角是有瓣蠅類最重要的嗅覺感受器官,不同蠅種的觸角感受器超微形態(tài)可能存在一定的差異,因此可以作為形態(tài)學(xué)種屬鑒定的參考標(biāo)準(zhǔn)之一[22]。除了觸角外,成蟲體表還有許多部位,如爪墊和唇瓣齒的超微結(jié)構(gòu)也有種屬鑒定價值。爪墊位于蠅類的前跗節(jié)腹面,是蠅類用于吸附在光滑表面上的特殊器官[23],不同種屬的蠅類該部位的超微結(jié)構(gòu)存在細(xì)節(jié)特征上的差異[24]。張學(xué)書等[23]對3種常見的嗜尸性蠅類家蠅Musca domestica、肥軀金蠅Chrysomya pinguis、紅尾糞麻蠅Bercaea cruen?tata的前、中、后足爪墊超微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了比較,結(jié)果顯示,家蠅和肥軀金蠅的爪墊腹面中部具有特殊的中空型鏟狀剛毛,肥軀金蠅的鏟狀剛毛末端還具有溝狀的開口,而紅尾糞麻蠅爪墊無此類剛毛,但具有實心的勺狀剛毛。唇瓣齒又稱口緣齒(prestomal teeth),位于成蟲頭部口器最遠(yuǎn)端的口盤下表面,是用于撕開尸體表皮促進(jìn)消化液注入的重要結(jié)構(gòu)[25]。SUKONTASON等[26]對泰國地區(qū)常見的幾種嗜尸性蠅類肥軀金蠅、粗足裸金蠅Achoetandrus villeneuvi、星島金蠅Chrysomya chani、斑跖黑蠅Ophyra chalcogaster以及棕尾別麻蠅Boettcherisca peregrina唇瓣齒超微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)不同蠅類唇瓣齒在細(xì)節(jié)特征上存在一定的差異,其超微形態(tài)對于某些近緣的蠅類具有一定的區(qū)分能力,可期成為SEM 下嗜尸性蠅類的形態(tài)學(xué)種屬鑒定的關(guān)鍵特征標(biāo)準(zhǔn)。

SEM 技術(shù)的發(fā)展雖然大大促進(jìn)了嗜尸性蠅類成蟲形態(tài)學(xué)鑒定研究的發(fā)展,但也存在局限性:(1)SEM技術(shù)主要適用于研究,加上國內(nèi)公安一線人員法醫(yī)昆蟲學(xué)相關(guān)知識普及率不高,在實踐應(yīng)用時有可能找不到需要重點(diǎn)觀察的部位。(2)高度腐敗尸體案件現(xiàn)場常位于荒郊野外,而國內(nèi)地縣級刑偵技術(shù)部門目前大多僅配備了普通光學(xué)顯微鏡或體視顯微鏡,有些地區(qū)甚至未配備任何顯微鏡設(shè)備,因此該方法難以在公安一線推廣普及。大體形態(tài)學(xué)與超微形態(tài)學(xué)種屬鑒定方法在法醫(yī)昆蟲學(xué)實踐中各有優(yōu)劣,但存在對蠅類雄性成蟲尾器依賴性強(qiáng)、超微形態(tài)鑒定普及學(xué)習(xí)成本高、標(biāo)本送檢耗時等不同的問題,不利于涉命案件的快速、高效偵破,也在一定程度上限制了昆蟲證據(jù)在我國的推廣和普及?;谏鲜隼Ь常酱瞥鲆环N能夠簡單、快速且準(zhǔn)確的鑒定嗜尸性蠅類種屬的新方法,翅的脈相圖就是其中一種。這種方法通過精確測量嗜尸性蠅類的翅脈系統(tǒng)的長短、方向和排列方式,能夠?qū)σ恍┏R姷木哂蟹ㄡt(yī)學(xué)重要蠅類進(jìn)行有效的種屬鑒定[27-32]。LYRA 等[27]借用了其他科昆蟲借助翅脈識別的思路,使用典型變量分析(canonical variate analysis,CVA)對巴西與烏拉圭地區(qū)常見能引起蠅蛆癥的嗜人錐蠅Cochliomyia hominivorax和次生錐蠅Cochliomyia macellaria進(jìn)行鑒別,結(jié)果顯示,根據(jù)翅脈相圖可以100%區(qū)分2 種錐蠅,因此認(rèn)為,翅脈的差異可以作為上佳的形態(tài)學(xué)指標(biāo)用于蠅類種屬鑒定。SONTIGUN 等[28-29]在單一CVA 的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn),采用了兩個CVA 組合分別對泰國境內(nèi)具有重要法醫(yī)學(xué)意義的12 種麗蠅科和12 種麻蠅科蠅類進(jìn)行了種屬鑒定研究,結(jié)果顯示:在屬一級,雙CVA 組合對麻蠅科識別準(zhǔn)確率達(dá)到89.7%~100%,麗蠅科則高達(dá)94.3%~100%;在種一級,除胖葉帶綠蠅Hemipyrellia pulchra外的其他11 種麗蠅科蠅類識別準(zhǔn)確率均達(dá)到70%以上,而麻蠅科則有多種麻蠅之間的識別準(zhǔn)確率低于70%。SONTIGUN 等認(rèn)為,雙CVA 組合識別準(zhǔn)確率高,操作簡單,對于常見嗜尸性蠅類的種屬鑒定具有里程碑式的意義。MACLEOD等[30]采用了另一種思路,使用主成分分析(principal component analysis,PCA)結(jié)合CVA 對蛆癥金蠅Chrysomya bezziana、大頭金蠅Chrysomya megacephala和緋顏裸金蠅Chrysomya ru?fifacies成蟲進(jìn)行種屬鑒定研究,結(jié)果顯示,該方法對于種一級鑒定準(zhǔn)確率達(dá)到91%。LóPEZ-GARCíA等[31]采用了類似的方法對新北界和古北界地區(qū)的12 種酪蠅科蠅類進(jìn)行種屬鑒定研究,結(jié)果顯示,該方法種屬鑒定準(zhǔn)確率達(dá)到83.33%~100.00%。雖然該方法僅需在光學(xué)顯微鏡下對蠅類標(biāo)本的翅相進(jìn)行拍照并測量,但目前在種一級鑒定準(zhǔn)確率仍然偏低[29,32],還需進(jìn)一步改進(jìn)和提高才能有效應(yīng)用于法醫(yī)昆蟲學(xué)實踐。

1.2 蠅類幼蟲鑒定

蠅類幼蟲俗名蠅蛆,在圍繞動物尸體構(gòu)建的嗜尸性昆蟲群落中,蠅蛆在尸體腐敗早期往往占據(jù)絕對數(shù)量優(yōu)勢,并且其發(fā)育時間往往與死者的真實死亡時間接近,因此成為法醫(yī)昆蟲學(xué)研究者最常用于PMI 推斷的昆蟲證據(jù)類型[33-34]。成蟲因具有大量鬃毛、有色粉被和剛毛、獨(dú)特的翅脈以及其他一些較易分辨的大體形態(tài)特征,在體視顯微鏡甚至高倍放大鏡下就能進(jìn)行快速準(zhǔn)確的鑒定。與成蟲相比,幼蟲體表除前后氣門外,相對缺乏這類容易識別的大體形態(tài)特征,因此需要借助幼蟲所獨(dú)有的一些特殊器官的形態(tài)特征來鑒別。目前,對嗜尸性蠅類幼蟲的種屬鑒定主要依靠口咽器、氣門的形態(tài)和細(xì)節(jié)特征。此外,幼蟲胸部與腹部各節(jié)棘的形態(tài)和排布、各腹節(jié)是否有錐狀肉突或微棘、微毛、微疣等也是部分種屬幼蟲形態(tài)學(xué)鑒定的關(guān)鍵特征[35]。

20 世紀(jì)80 年代,O’FLYNN 等[36-37]在探索各種嗜尸性蠅類幼蟲的種屬鑒定要點(diǎn)時就聚焦于口咽器的大體形態(tài)。口咽器又稱頭咽骨,是由成對的口鉤、“H”形的下口骨、體積最大的分叉形咽骨以及一些細(xì)小骨片組成,是蠅蛆用于分解尸體組織的最主要器官[8,38]。SZPILA 等[39]在普 通光鏡下對紅頭麗蠅Cal?liphora vicina、伏蠅Phormia regina和亮綠蠅Lucilia illustris的一齡幼蟲口咽器形態(tài)特征進(jìn)行了對照研究,結(jié)果顯示,3 種蠅類幼蟲的口咽器形態(tài)完全不同。紅頭麗蠅與亮綠蠅的一齡幼蟲口鉤呈較典型的“L”形,而伏蠅一齡幼蟲的口鉤僅出現(xiàn)遠(yuǎn)端雛形;紅頭麗蠅幼蟲下口骨堤部較伏蠅和亮綠蠅寬,但咽骨背堤部卻較伏蠅和亮綠蠅窄。3 種蠅類中,伏蠅幼蟲的咽骨體最為粗壯,咽骨背角和腹角也是三者中最尖銳的。SZPILA 等[40]此后又對3 種金蠅屬一齡幼蟲進(jìn)行了類似的對照研究,結(jié)果顯示,3 種不同金蠅屬蠅類幼蟲的口咽器均具有種屬特異性。上述研究結(jié)果說明,口咽器的種屬特異性非常高,可以作為嗜尸性蠅類幼蟲種屬鑒定的形態(tài)特征標(biāo)準(zhǔn)單獨(dú)使用。但從另一角度來看,蠅類幼蟲口咽器體積微小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,在光鏡下鑒定時還需要采取特殊的前處理[38],對于一線鑒定人員而言難以掌握。

氣門是蠅類幼蟲的重要呼吸器官,前氣門的大小、形狀和孔突數(shù)目、排列方式,以及后氣門的大小、形狀、深度、兩氣門間距、氣門環(huán)完整性,氣門裂的形狀、大小、排列方式,以及氣門鈕的有無等大體形態(tài)特征都是分類學(xué)上的重要依據(jù)[8,41-42]。對醬亞麻蠅Para?sarcophaga dux[43]、緋顏裸金蠅[44]、蛆癥金蠅[45]、大頭金蠅[46]、瘦葉帶綠蠅Hemipyrellia ligurriens[47]、紫綠蠅Lu?cilia porphyrina[48]、擬斑翅巨尾蠅Hypopygiopsis tum?rasvini[49]、中華綠蠅Lucilia sinensis[50]、星島金蠅[51]、瘦突巨尾蠅Hypopygiopsis infumata[52]等具有重要法醫(yī)學(xué)意義的蠅類不同齡期幼蟲的研究結(jié)果顯示,在SEM下不同種屬的蠅類幼蟲前后氣門超微形態(tài)存在顯著差異,即使是遺傳學(xué)上近緣的各種金蠅或綠蠅之間,幼蟲后氣門在三齡期時也存在細(xì)節(jié)特征方面的差異[51]。因此,嗜尸性蠅類幼蟲的前后氣門超微形態(tài)可以作為形態(tài)學(xué)種屬鑒定的重要參考依據(jù)。與歐美同類研究相比,泰國SUKONTASON 團(tuán)隊[43-52]的系列研究更聚焦于東亞和東南亞地區(qū)嗜尸性蠅類重點(diǎn)種屬,研究方法也是一脈相承且不斷更新,對我國相關(guān)研究與實踐更具有指導(dǎo)價值。

除了口咽器和氣門,第三種較為重要的嗜尸性蠅類幼蟲形態(tài)分類特征是其第8~10 腹節(jié)上著生的各種棘突和疣的形態(tài)和排列方式[8]。有些嗜尸性蠅類的整個幼蟲階段一直有較明顯的棘突或疣狀突起。SANIT 等[50]在對中華綠蠅幼蟲進(jìn)行形態(tài)學(xué)研究時發(fā)現(xiàn),該蠅種幼蟲的第8 腹節(jié)在一齡階段已發(fā)育出長圓錐狀的下側(cè)突(outer ventral tubercle),二齡時第8 腹節(jié)上的其他棘突也開始出現(xiàn),到三齡時下側(cè)突已形成肉眼可見的巨大角狀棘突。即使幼蟲化蛹后,仍然能在蛹?xì)ず蠖巳庋塾^察到該棘突的殘留突起。PA?OS等[53]在SEM 下對大斑酪蠅Piophila megastigmata幼蟲進(jìn)行超微形態(tài)研究時也觀察到類似的情況,該蠅種幼蟲的第10 腹節(jié)亞肛疣(subanal papillae)自一齡階段就非常發(fā)達(dá),到三齡時形成放大鏡下可見的角狀棘突,在蛹期也有少許殘留。然而,并非所有嗜尸性蠅類的幼蟲腹節(jié)棘突或疣狀突起都有類似的變化。MENDON?A 等[54]對銅綠蠅Lucilia cuprina幼蟲進(jìn)行超微形態(tài)研究時發(fā)現(xiàn),該蠅種幼蟲在一齡階段腹節(jié)上的各種棘突和疣只表現(xiàn)為輕微的隆起,二齡時第10腹節(jié)才出現(xiàn)隆起的肛疣群,到三齡階段第8 腹節(jié)上才出現(xiàn)較明顯的鈍圓錐狀棘突群。GRZYWACZ 等[55]在SEM 下對東方芒蠅Atherigona orientalis幼蟲進(jìn)行了形態(tài)學(xué)研究,發(fā)現(xiàn)該蠅種幼蟲一齡、二齡階段腹節(jié)無明顯棘突和疣,發(fā)育到三齡時第8 腹節(jié)才出現(xiàn)較小的疣狀突起。CORTINHAS 等[56]對古銅黑蠅Ophyra aenescens不同齡期的幼蟲進(jìn)行了觀察,其研究結(jié)果與東方芒蠅Atherigona orientalis[55]相類似,直到三齡時古銅黑蠅幼蟲第8 腹節(jié)才出現(xiàn)不甚明顯的疣狀突起。上述幾種蠅類幼蟲因棘突和疣較小甚至不明顯,在幼蟲化蛹時往往因為表皮回縮而僅余少許小疣殘留。嗜尸性蠅類幼蟲腹節(jié)上的棘突和疣隨蟲齡增長而逐漸出現(xiàn)并變化,但由于許多蠅種的幼蟲棘突和疣較小或不明顯,因此該種形態(tài)分類特征一般僅適用于部分三齡和二齡階段的幼蟲。

傳統(tǒng)的嗜尸性蠅類幼蟲的形態(tài)學(xué)種屬鑒定主要依靠上述三類形態(tài)分類特征。近年來,也有部分學(xué)者另辟蹊徑,從蠅類幼蟲表皮上的肌肉組織附著點(diǎn)數(shù)量和排列模式情況來進(jìn)行判斷。NIEDEREGGER 等[57]將歐洲戶外常見的3 種麗蠅科蠅類新陸原伏蠅Proto?phormia terraenovae、紅頭麗蠅和反吐麗蠅Calliphora vomitoria幼蟲蠅蛆的表皮從肌肉組織上剝離后用考馬斯亮藍(lán)染色,在體視顯微鏡下觀察了表皮上肌肉組織著生點(diǎn)的數(shù)量和排列模式,結(jié)果顯示,3 種麗蠅科蠅類幼蟲的第1~3 胸節(jié)和第1 腹節(jié)表皮上的肌肉著生點(diǎn)數(shù)量和排列模式均存在顯著差異。蠅類幼蟲表皮上肌肉著生點(diǎn)具有種屬特異性,可以作為種屬鑒定的形態(tài)特征標(biāo)準(zhǔn)單獨(dú)使用[58]。在這一開創(chuàng)性的研究成果基礎(chǔ)上,NIEDEREGGER 團(tuán)隊還對多種綠蠅屬[59]、酪蠅族[60]、麻蠅屬[61]和污蠅屬[62]蠅類幼蟲進(jìn)行了系列研究,進(jìn)一步證實了該方法的有效性。上述研究中采用的染色方法簡單快速,對光學(xué)設(shè)備的要求也不高,且可聯(lián)合計算機(jī)圖像識別的方法進(jìn)一步簡化,具有較強(qiáng)的實踐價值。但是,將蠅蛆表皮和肌肉組織完整分離仍然需要一定的操作技巧和經(jīng)驗,因此必須對相關(guān)人員進(jìn)行統(tǒng)一的技術(shù)培訓(xùn)才能進(jìn)一步推廣。

1.3 蠅卵和蠅蛹鑒定

雖然蠅蛆一般是命案現(xiàn)場中數(shù)量最大的昆蟲蟲態(tài),但有時在尸體上下表面、衣物上或附近泥土砂石中僅能見到蠅卵或蠅蛹[63-65]。在這類情況下,如果等待幼蟲從蠅卵中孵化或成蟲從蛹中羽化再進(jìn)行種屬鑒定,可能會錯過案件偵破最佳窗口期。與成蟲和幼蟲相比,蠅卵體積較小,其表面具有的種屬特異性形態(tài)特征相也對較少。王江峰等[63]對絲光綠蠅Lucilia sericata、大頭金蠅、巨尾阿麗蠅Aldrichina grahami和廄腐蠅Muscina stabulans的卵表面超微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了形態(tài)學(xué)分類研究,認(rèn)為蠅卵的大小、表面形態(tài)、中區(qū)、孵出線、卵孔和垂柱等超微形態(tài)特征可用于區(qū)分常見的一些嗜尸性蠅類。該研究的對象分屬4 個不同屬的蠅類,因此有足夠的種屬間形態(tài)差異來進(jìn)行區(qū)分。然而,同一屬的近緣蠅種是否還能借助這些超微形態(tài)特征差異來進(jìn)行分類仍然需要相關(guān)研究來驗證。SANIT 等[64]針對該問題進(jìn)行了進(jìn)一步研究,對比了緋顏裸金蠅、大頭金蠅、肥軀金蠅Chrysomya pinguis、擬斑翅巨尾蠅Hypopygiopsis tumrasvini、銅綠蠅Lucilia cuprina、紫綠蠅、烏足錫蠅Ceylonomyia nigripes和家蠅Musca domestica的卵超微形態(tài)差異,研究結(jié)果顯示,在光鏡下經(jīng)高錳酸鉀溶液染色處理的緋顏裸金蠅、大頭金蠅與肥軀金蠅卵形態(tài)極為相似,擬斑翅巨尾蠅、銅綠蠅與紫綠蠅的卵三者間也較難區(qū)分,即使在超高倍的SEM 下,大頭金蠅與肥軀金蠅的卵中區(qū)寬度與平滑程度、卵殼表面多邊形網(wǎng)狀紋飾的形態(tài)以及微孔結(jié)構(gòu)也都非常近似。目前對近緣種的嗜尸性蠅卵進(jìn)行形態(tài)學(xué)種屬鑒定仍然存在較大的難度,需要遺傳學(xué)鑒定方法來輔助。

嗜尸性蠅類的三齡幼蟲在發(fā)育成熟后,往往會爬離尸體尋找隱蔽處化蛹[7]。在化蛹的過程中,幼蟲表皮皺縮硬化,體長變短,體圍變粗,頭部往往會縮成鈍圓錐狀,最終形成圍蛹[10]。與蠅卵相比,蠅蛹的體積較大,且蛹?xì)け砻嫒匀槐A粲性S多源于老熟三齡幼蟲的體表形態(tài)特征,如前后氣門、第8~10 腹節(jié)的棘突和疣等,此外有些蠅類蛹?xì)ば夭勘砻孢€會向外突出演化成一對呼吸角[65-66]。上述這些蛹?xì)け砻娉⑿螒B(tài)特征與幼蟲一樣具有較高的種屬特異性,因此其種屬鑒定難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于蠅卵。國外對嗜尸性蠅類蛹?xì)ば螒B(tài)研究較早的是O’FLYNN 等[36]和ERZINCLIOGLU 等[37],國內(nèi)則是薛瑞德等[67-68]。這些早期研究主要關(guān)注的是體視顯微鏡下的蛹?xì)け砻娲篌w形態(tài)特征以及蛹頭部的頭咽骨解剖形態(tài)特征。隨著SEM 技術(shù)的普及,該技術(shù)開始大規(guī)模用于蠅蛹的超微形態(tài)研究。然而,近3 年該領(lǐng)域的相關(guān)研究[13,52,66]與15 年前同類研究[45,69-70]相比并無本質(zhì)上的提升,大部分是使用SEM 技術(shù)對不同蠅類蛹?xì)みM(jìn)行橫向拓展研究,僅在圖像分辨率和某些蛹?xì)け砻娉⑿螒B(tài)細(xì)節(jié)上有所加強(qiáng)。

2 分子生物學(xué)鑒定

自20 世紀(jì)70 年代,歐美地區(qū)大范圍開展法醫(yī)昆蟲學(xué)研究并實踐應(yīng)用至今,基于形態(tài)學(xué)分類的種屬鑒定方法一直是嗜尸性昆蟲種屬鑒定的“金標(biāo)準(zhǔn)”[4,7]。然而,要能較準(zhǔn)確地對嗜尸性蠅類尤其是幼蟲和蛹進(jìn)行形態(tài)學(xué)種屬鑒定,除了必須具備專業(yè)且系統(tǒng)的蠅類分類學(xué)知識外,有些蠅類如麻蠅科幼蟲通常需要一定的時間來等待成蟲羽化才能進(jìn)行鑒定[3],有些麻蠅科雌性成蟲甚至無法有效區(qū)分[71]。此外,刑事偵查人員有時在命案現(xiàn)場中采集到的蠅類成蟲或蠅蛆樣本不完整,導(dǎo)致嗜尸性蠅類形態(tài)學(xué)種屬鑒定難上加難。為了補(bǔ)齊上述實踐中存在的這些短板,一些法醫(yī)昆蟲學(xué)研究者開始另辟蹊徑,分子生物學(xué)技術(shù)就是其中最重要的一種思路。

加拿大學(xué)者SPERLING 等[72]最早報道了通過分子生物學(xué)技術(shù)來鑒定嗜尸性蠅類種屬的方法,采用聚合酶鏈反應(yīng)(polymerase chain reaction,PCR)結(jié)合限制性酶切片段長度多態(tài)性(restriction fragment length polymorphism,RFLP)進(jìn)行了序列分析,首次證實了DNA 測序方法可以用于嗜尸性蠅類屬一級的鑒定,并確認(rèn)了mtDNA 的COⅠ、COⅡ片段及其對應(yīng)的亮氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(transfer RNA,tRNA)片段是最主要的差異,由此拉開了國內(nèi)外該領(lǐng)域研究的序幕。此后,歐洲[73-79]、澳大利亞[80-86]、南美與北美[87-90]、中國[91-118]、泰國[119-120]、韓國[121]、日本[122]、印度[123]、南非[84,124]等國家和地區(qū)的法醫(yī)昆蟲學(xué)研究者陸續(xù)對麗蠅科、麻蠅科、蠅科、蚤蠅科以及糞蠅科等較為重要的嗜尸性蠅類種屬進(jìn)行了細(xì)胞色素c氧化酶亞基Ⅰ(cytochromecoxi?dase subunit Ⅰ,COⅠ)、COⅡ片段種屬特異性研究。然而,COⅠ與COⅡ片段雖然能將常見的嗜尸性蠅類有效區(qū)分至屬一級,但對于絲光綠蠅和銅綠蠅這類近緣種,其在自然界中就存在突破生殖隔離的雜交現(xiàn)象[125],因此僅應(yīng)用COⅠ與COⅡ片段難以達(dá)到有效鑒定。此后,部分學(xué)者開始選擇核糖體RNA(ribosomal RNA,rRNA)28S[126]、16S rRNA[98,106,108,110]或第二內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)(internal transcribed spacer 2,ITS2)[80,82,121]片段,線粒體還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸脫氫酶亞基1(reduced nicotinamide adenine dinucleotide dehy?drogenase subunit 1,簡稱ND1)[104]、線粒體ND4[83]或線粒體ND5[107]片段,以及核染色體組生物鐘基因period[103]等不同的基因序列來進(jìn)行種屬鑒定,這些片段各有優(yōu)劣,但尚無法完全替代COⅠ與COⅡ片段。隨著近年來基因測序技術(shù)的逐漸成熟,該技術(shù)也開始被廣泛用于嗜尸性蠅類的種屬鑒定[88,94,96,100],達(dá)到了更好的近緣種區(qū)分效果,但經(jīng)濟(jì)成本偏高。由于上述這些研究采用的檢測方法較為相似,我國學(xué)者在該領(lǐng)域研究情況見表1。

表1 近年來我國嗜尸性蠅類分子生物學(xué)種屬鑒定研究情況Tab.1 Studies on identification of sarcosaprophagous flies by molecular biology methods in recent years

前述的PCR-RFLP 序列分析法鑒定嗜尸性蠅類種屬目前仍然是主流,部分學(xué)者也曾嘗試采用隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性DNA(randomly amplified polymorphic DNA,RAPD)[127]、擴(kuò)增片段長度多態(tài)性(amplified fragment length polymorphism,AFLP)[128]、內(nèi)含子特異靶向性[115]、簡單重復(fù)序列多態(tài)性(simple sequence repeat poly?morphism,SSRP)與序列特異擴(kuò)增區(qū)域(sequence characterized amplified region,SCAR)[115]等分子生物學(xué)技術(shù)來提高種屬鑒定的系統(tǒng)效能,但這些方法與PCR-RFLP 法相比并不存在絕對的優(yōu)勢。

與形態(tài)學(xué)種屬鑒定方法相比,分子生物學(xué)方法有時鑒定更加精準(zhǔn),但也存在標(biāo)本送檢耗時、經(jīng)濟(jì)成本高等問題。因此,該類方法僅適用于科學(xué)研究和破案時限較為寬松的案件,難以大規(guī)模推廣應(yīng)用。

3 總結(jié)與展望

法醫(yī)昆蟲學(xué)相關(guān)研究已在我國開展了25 年,取得了相當(dāng)豐碩的成果。然而,由于死亡時間推斷在很長一段時間都屬于公安偵查階段的證據(jù),加上我國公安一線刑偵技術(shù)人員的法醫(yī)昆蟲學(xué)知識普及率較低,因此根據(jù)昆蟲學(xué)證據(jù)推斷PMI 的方法之前沒有大范圍推廣。2020 年5 月司法部印發(fā)《法醫(yī)類司法鑒定執(zhí)業(yè)分類規(guī)定》(司規(guī)〔2020〕3 號),才正式明確了法醫(yī)昆蟲學(xué)方法可以作為法醫(yī)病理學(xué)死亡時間司法鑒定的技術(shù)手段。該文件的頒布,使昆蟲學(xué)證據(jù)終于能夠合法有效地用于法庭審判階段,法醫(yī)昆蟲學(xué)研究和應(yīng)用也必將迎來新一輪高潮。但是,法醫(yī)昆蟲學(xué)要推廣普及,首先必須解決的問題仍然是嗜尸性蠅類各蟲態(tài)的種屬鑒定。本文綜述的各種形態(tài)學(xué)和分子生物學(xué)種屬鑒定方法各有優(yōu)劣,配合使用才能優(yōu)勢互補(bǔ)。隨著近年來支持向量機(jī)(support vector machine,SVM)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(convolutional neural network,CNN)等智能算法的興起和蛋白質(zhì)譜、二代測序技術(shù)的逐漸普及,嗜尸性蠅類形態(tài)學(xué)與分子生物學(xué)種屬鑒定方法必將更加精準(zhǔn),屆時近緣種的鑒別難題也有望得到突破。此外,表皮碳?xì)浠衔锊町愑糜谑仁岳ハx分類鑒定近年來時有報道[129-133],這類研究從生物化學(xué)角度入手,為嗜尸性蠅類的種屬鑒定提供了形態(tài)學(xué)和分子生物學(xué)以外的新思路。

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