La microbiología de la descomposición es el estudio de todos los microorganismos involucrados en la descomposición , los procesos químicos y físicos durante los cuales la materia orgánica se descompone y se reduce a sus elementos originales.
La microbiología de la descomposición se puede dividir en dos campos de interés, a saber, la descomposición de materiales vegetales y la descomposición de cadáveres y carcasas.
La descomposición de materiales vegetales se estudia habitualmente para comprender el ciclo del carbono en un entorno determinado y para comprender los impactos posteriores en la calidad del suelo . La descomposición de materiales vegetales también se conoce a menudo como compostaje. La descomposición de cadáveres y carcasas se ha convertido en un importante campo de estudio dentro de la tafonomía forense .
La descomposición de la vegetación depende en gran medida de los niveles de oxígeno y humedad. Durante la descomposición, los microorganismos necesitan oxígeno para respirar. Si las condiciones anaeróbicas dominan el entorno de descomposición, la actividad microbiana será lenta y, por lo tanto, la descomposición será lenta. Se requieren niveles de humedad adecuados para que los microorganismos proliferen y descompongan activamente la materia orgánica. En entornos áridos, las bacterias y los hongos se secan y no pueden participar en la descomposición. En entornos húmedos, se desarrollarán condiciones anaeróbicas y la descomposición también se puede ralentizar considerablemente. Los microorganismos descomponedores también requieren los sustratos vegetales adecuados para lograr buenos niveles de descomposición. Esto generalmente se traduce en tener proporciones adecuadas de carbono a nitrógeno (C:N). Se cree que la proporción ideal de carbono a nitrógeno para el compostaje es de aproximadamente 30:1. Como en cualquier proceso microbiano, la descomposición de la hojarasca vegetal por parte de los microorganismos también dependerá de la temperatura. Por ejemplo, las hojas en el suelo no se descompondrán durante los meses de invierno, cuando hay nieve, ya que las temperaturas son demasiado bajas para sostener las actividades microbianas. [1]
Los procesos de descomposición de cadáveres y carcasas se estudian dentro del campo de la tafonomía forense con el fin de:
La microbiología de la descomposición aplicada a la tafonomía forense se puede dividir en dos grupos de estudios:
En el caso de cadáveres y carcasas, la putrefacción es la proliferación de microorganismos dentro del cuerpo después de la muerte y también abarca la descomposición de los tejidos provocada por el crecimiento de bacterias. Los primeros signos de putrefacción suelen ser las decoloraciones del cuerpo, que pueden variar entre tonos de verde, azul, rojo o negro dependiendo de 1) dónde se observan los cambios de color y 2) en qué punto del proceso de descomposición se realiza la observación. Este fenómeno se conoce como jaspeado. Las decoloraciones son el resultado de la liberación de pigmentos biliares tras un ataque enzimático del hígado , la vesícula biliar y el páncreas y la liberación de productos de degradación de la hemoglobina. [2] La proliferación de bacterias en todo el cuerpo va acompañada de la producción de cantidades considerables de gases debido a su capacidad de fermentación . [3] A medida que los gases se acumulan dentro de las cavidades corporales, el cuerpo parece hincharse al entrar en la etapa de hinchazón de la descomposición.
Como el oxígeno está presente en el cuerpo al comienzo de la descomposición, las bacterias aeróbicas florecen durante las primeras etapas del proceso. A medida que aumenta la población microbiana, una acumulación de gases cambia el ambiente a condiciones anaeróbicas, lo que es seguido por un cambio a bacterias anaeróbicas . [4] Se cree que las bacterias gastrointestinales son responsables de la mayoría de los procesos de putrefacción que ocurren en cadáveres y carcasas. Esto se puede atribuir en parte a las impresionantes concentraciones de organismos gastrointestinales viables y las capacidades metabólicas que poseen, lo que les permite utilizar una variedad de diferentes fuentes de nutrientes. [5] Las bacterias gastrointestinales también son capaces de migrar desde el intestino a cualquier otra región del cuerpo utilizando el sistema linfático y los vasos sanguíneos . [6] Además, sabemos que las variedades coliformes de Staphylococcus son miembros importantes de las bacterias putrefactas aeróbicas y que los miembros del género Clostridium constituyen una gran parte de las bacterias putrefactas anaeróbicas. [7]
Los cadáveres y los restos suelen descomponerse en contacto con el suelo, ya sea enterrándolos en una tumba o dejándolos descomponerse sobre la superficie del suelo. Esto permite que los microorganismos del suelo y del aire entren en contacto con el cuerpo y participen en el proceso de descomposición. Las comunidades de microorganismos del suelo también sufren cambios como resultado de la lixiviación de los fluidos de descomposición en el medio ambiente. Los cadáveres y los restos suelen mostrar signos de crecimiento de hongos, lo que sugiere que los hongos utilizan el cuerpo como fuente de nutrientes.
Los efectos exactos que la descomposición puede tener sobre las comunidades microbianas del suelo circundante siguen siendo poco claros, ya que algunos estudios han demostrado aumentos en la biomasa microbiana después de la descomposición, mientras que otros han observado disminuciones. Es probable que la supervivencia de los microorganismos durante el proceso de descomposición dependa en gran medida de una multitud de factores ambientales, incluidos el pH, la temperatura y la humedad.
Los fluidos de descomposición que entran al suelo representan una importante afluencia de materia orgánica y también pueden contener una gran carga microbiana de organismos del cuerpo. [8] El área donde la mayoría del fluido de descomposición se filtra en el suelo a menudo se conoce como isla de descomposición de cadáveres (CDI). [9] Se ha observado que la descomposición puede tener una influencia favorable en el crecimiento de las plantas debido al aumento de la fertilidad, una herramienta útil cuando se trata de localizar fosas clandestinas. [10] Los cambios en la concentración de nutrientes pueden tener efectos duraderos que aún se ven años después de que un cuerpo o cadáver haya desaparecido por completo. [11] La influencia que el aumento de nutrientes puede tener en los microorganismos y la vegetación de un sitio determinado no se entiende bien, pero parece que la descomposición inicialmente tiene un efecto inhibidor para una etapa inicial antes de entrar en una segunda etapa de mayor crecimiento.
Es bien sabido que los hongos son heterótrofos para los compuestos de carbono y casi todos los demás nutrientes que requieren, y deben obtenerlos a través de asociaciones saprofitas o parasitarias con sus hospedadores, lo que los implica en muchos procesos de descomposición.
Se han identificado dos grupos principales de hongos relacionados con la descomposición de cadáveres:
Los hongos amoniacales se dividen en dos grupos denominados "hongos de etapa temprana" y "hongos de etapa tardía". Esta clasificación es posible debido a las sucesiones que se observan entre los tipos de hongos que dan fruto en o alrededor de un entorno de entierro. La progresión entre los dos grupos se produce tras la liberación de productos nitrogenados de un cuerpo en descomposición. Los hongos de etapa temprana se describen como ascomicetos , deuteromicetos y basidiomicetos saprofitos , mientras que los hongos de etapa tardía consisten en basidiomicetos ectomicorrízicos. [12]
Teniendo en cuenta que el número de casos forenses en los que se observan cantidades significativas de micelios es bastante alto, la investigación de los micotas asociados a cadáveres puede resultar valiosa para la comunidad científica, ya que tienen mucho potencial forense.
Hasta la fecha, solo se ha publicado un intento de utilizar hongos como marcador de PMI en un caso forense. [13] El estudio informó la presencia de dos tipos de hongos ( Penicillium y Aspergillus ) en un cuerpo encontrado en un pozo en Japón y afirmó que podían estimar que el PMI era de aproximadamente diez días basándose en los ciclos de crecimiento conocidos de los hongos en cuestión.