Cosa accade dopo la morte? Un piccolo sguardo sul necrobioma

Molti di voi conosceranno il termine tafonomia, una branca della paleontologia che studia tutto ciò che succede prima, durante e dopo la fossilizzazione di un organismo, e la prima condizione è, anche se sembra scontata, la morte stessa dell’organismo. E oggi ci concentreremo su questo punto, infatti grazie a 3 paper è possibile sapere qualcosa in più sul necrobioma umano, cioè l’insieme dei microrganismi coinvolti nella decomposizione di un organismo e che sembrano mostrare come la successione microbica durante la decomposizione sia al tempo stesso un processo ecologico fondamentale, come per esempio il riciclo di carbonio e azoto nei suoli, e sia un fenomeno biologico complesso come la coalescenza tra microbi del suolo e microbi del cadavere. Insieme, questi lavori mostrano come la decomposizione crei una sorta di “hotspot” ecologico con cambiamenti rapidi e prevedibili nella struttura e funzione delle comunità microbiche, offrendo indicatori temporali sfruttabili dalla scienza forense.

Bene, incominciamo con questa sorta di “ecologia della decomposizione”, cioè della creazione degli hotspot ambientali creati proprio dalla decomposizione. Infatti l’ingresso improvviso di fluidi ricchi di carbonio e azoto dal cadavere trasforma il suolo in quella che viene denominata dai ricercatori come Cadaver Decomposition Island (CDI). Questi hotspot mostrano aumento di pH e conducibilità, grande disponibilità di composti organici degradabili, crescita microbica e aumento della respirazione, aumento della mineralizzazione dell’azoto (ammonio, successivamente nitrati).

Successivamente si mescolano due particolari comunità microbiche: microbi del suolo (ambientali) e microbi del cadavere (come quelli intestinali e cutanei), che si combinano dando origine a un fenomeno definito microbial community coalescence. E bisogna tenere conto anche della temperatura e dei suoi effetti, infatti a 10 °C i microbi del suolo rallentano e quelli del cadavere sono molto più reattivi. A 30 °C i microbi del cadavere lavorano quasi al loro optimum (che è di circa 35–40 °C).

In sostanza, il mix delle due comunità produce più respirazione, più ammonificazione e denitrificazione, e una nitrificazione dominata dai microbi del suolo. Può esserci però la persistenza dei batteri del cadavere nel suolo, infatti alcuni taxa del microbioma umano persistono settimane o mesi, soprattutto in condizioni anossiche o sature di fluidi. Abbiamo quindi Bacteroides (obbligati anaerobi) rilevati fino a 198 giorni postmortem, e i Firmicutes (Bacilli e Clostridia) responsabili delle fasi anaerobiche più avanzate.

Questo è quello che avviene a livello ambientale e possiamo dire quindi che il corpo in decomposizione influenza, e non poco, l’ambiente e il suolo circostante. Ora però concentriamoci sulla successione microbica durante le fasi di decomposizione. La prima fase è la cosiddetta Fase di Bloat (Active Decay), cioè dell’arrivo massiccio di fluidi organici nel suolo. Si ha, come detto prima, un picco di respirazione e alta efficienza di crescita microbica e la comunità è dominata da Proteobacteria (aerobi opportunisti) e Firmicutes (aerobi/anaerobi facoltativi). Si ha un crollo di Acidobacteria e Verrucomicrobia (oligotrofi).

Si ha poi la Active fase (Advanced Decay). In questa fase molte risorse sono esaurite, ma persiste materia organica complessa. Si ha un calo della crescita microbica, quindi una bassa efficienza, e l’ambiente è più anossico ed è caratterizzato da Clostridia (anaerobi obbligati) in aumento, Lactobacillales e altri anaerobi in crescita. Indicatori tipici della fase avanzata: aumento di ammonio, picchi secondari di CO₂, forte selezione di anaerobi.

Si ha poi un’ultima fase (Late, Dry remains) caratterizzata da una riduzione graduale di carbonio e azoto e da un ritorno parziale a un suolo “simile” al pre-decomposizione, ma non identico. Si ha una persistenza prolungata di taxa umani.

Cosa può servire tutto ciò? La successione microbica può essere una sorta di “orologio biologico”, infatti la successione sembra essere “prevedibile”, cioè queste comunità batteriche sembrano susseguirsi con un certo ordine legato a una riduzione lineare della ricchezza tassonomica e al progredire della decomposizione; insomma, queste comunità possono essere dei veri e propri marcatori temporali, in quanto compaiono (e scompaiono) in fasi ben precise.

Non dipende esclusivamente da insetti, clima o condizioni del corpo. Funziona anche in assenza di fauna necrofaga, in microambienti ombrosi o sotterranei, su resti parzialmente scheletrizzati, e nel suolo dove il corpo è stato rimosso. Insomma, anche a livello paleontologico potremmo avere situazioni simili. Potrebbe essere interessante trovare, assieme ai fossili (come accade soprattutto con quelli più recenti), sapere a quale stadio siano stati seppelliti i resti, così da sapere anche qualcosa in più su ciò che accadde prima e durante la fossilizzazione e sul contesto deposizionale (es. sapere qualcosa in più sull’ambiente di deposizione o in cui morì l’organismo). Ma in generale i tre paper dimostrano che un cadavere umano (ma ciò vale per tutti gli organismi) modifica profondamente il suolo creando un hotspot biogeochimico, e che la decomposizione è guidata da un mix prevedibile di microbi del suolo e microbi del corpo, e che la successione microbica segue tappe precise influenzate da temperatura, ossigeno e nutrienti, e che alcuni taxa del microbioma umano persistono per mesi contribuendo alla degradazione.

Fonti:

- Cobaugh, K. L., Schaeffer, S. M., & DeBruyn, J. M. (2015). Functional and structural succession of soil microbial communities below decomposing human cadavers. PLOS ONE, 10(6), e0130201.

- Keenan, S.W., Emmons, A.L. & DeBruyn, J.M. Microbial community coalescence and nitrogen cycling in simulated mortality decomposition hotspots. Ecol Process 12, 45 (2023).

- Pechal, J.L., Crippen, T.L., Benbow, M.E. et al. The potential use of bacterial community succession in forensics as described by high throughput metagenomic sequencing. Int J Legal Med 128, 193–205 (2014).