劉 鯤 王 禹 李亮亮 王江峰

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

兩種新的法醫(yī)昆蟲學發(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，江蘇蘇州215100；2.蘇州大學基礎(chǔ)醫(yī)學與生物科學學院，江蘇蘇州215006）

昆蟲生長發(fā)育規(guī)律是法醫(yī)昆蟲學用于推斷死亡時間的重要指標。目前，法醫(yī)昆蟲學家提出了兩種法醫(yī)昆蟲學發(fā)育模型等體長圖（Isomegalen）和等蟲態(tài)圖（Isomorphen）。利用這兩個圖可以快速準確地推斷昆蟲日齡，從而確定最短死亡時間，且這兩個模型同樣適應(yīng)于無法醫(yī)昆蟲學經(jīng)驗的調(diào)查者。本文從原理、數(shù)據(jù)獲取及方法建立對兩個發(fā)育模型進行了介紹，對國際上兩種模型的研究進行了綜述，以引起我國法醫(yī)學界與公安系統(tǒng)對于該模型的重視并加強對其的研究及應(yīng)用。

死亡時間昆蟲發(fā)育歷期等體長圖等蟲態(tài)圖

前言

昆蟲的生長發(fā)育規(guī)律是推斷死亡時間的重要依據(jù)。昆蟲是一種冷血動物，其生長發(fā)育主要受溫度影響。在適宜的溫度范圍內(nèi)，昆蟲的生長發(fā)育速率會隨著溫度的升高而加快。因而只要確定了尸體所在場所的環(huán)境溫度，就能通過昆蟲的生長發(fā)育規(guī)律推斷出死亡時間。利用昆蟲發(fā)育規(guī)律推斷出的死亡時間又稱為最短死亡時間，即昆蟲首次侵殖尸體并在尸體上生長發(fā)育所經(jīng)歷的時間，而非尸體確切的死亡時間。最短死亡時間是依據(jù)尸體上最“老”昆蟲的發(fā)育情況來確定的。推斷昆蟲生長發(fā)育情況最常用指標為幼蟲體長和各發(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)點所經(jīng)歷的時間（x軸）建立的散點圖（圖1）。圖中每一條曲線表示昆蟲在不同恒溫下發(fā)育至一個特定發(fā)育節(jié)點所需的時間。圖中的發(fā)育節(jié)點實際上是發(fā)育歷期的另一種表示方法。例如，第一次蛻皮的時間即為一齡幼蟲的發(fā)育歷期；第二次蛻皮的時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3D的等差線圖，圖中包含三個變量，分別為孵化后時間（x軸）、溫度（y軸）及幼蟲大小（z軸）（圖2）。圖中每一條等差線對應(yīng)一個幼蟲體長，即幼蟲體長為3mm、4mm、5mm……時在不同溫度下所對應(yīng)的孵化后的生長發(fā)育時間。

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

Isomorphen圖和Isomegalen圖最大的優(yōu)點就是在應(yīng)用時非常方便。應(yīng)用這兩個圖可以快速準確地推斷昆蟲日齡，從而確定最短死亡時間，且對于毫無法醫(yī)昆蟲學研究經(jīng)驗的調(diào)查者同樣適用［1］。在使用Isomorphen圖時，只要確定命案現(xiàn)場收集到的最“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間。而在使用Isomegalen圖時，只要確定環(huán)境溫度及幼蟲體長即可在模型中直接讀出昆蟲的日齡。

然而，Isomorphen圖和Isomegalen圖在使用時均存在局限性。Isomorphen圖僅能指示發(fā)育進程中的數(shù)個發(fā)育的時間點。例如在現(xiàn)場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驗室內(nèi)恒溫飼養(yǎng)至下一階段。然而，昆蟲的生長發(fā)育在運輸和飼養(yǎng)過程中可能會受到影響。飼養(yǎng)往往很耗時，可能會錯過最佳的破案時間。盡管Isomorphen圖在實際應(yīng)用時存在局限性，但它仍舊是一個有效的死亡時間指示指標，特別是昆蟲正好處于化蛹和羽化階段時。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具有很高的精確度，但當幼蟲進入離食期以后，則不能利用該模型推斷死亡時間，因此其適用范圍有限，在應(yīng)用其推斷死亡時間時應(yīng)當注意。

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。若研究目標為早期到達尸體的昆蟲，如麗蠅和麻蠅，放置新鮮的肉類或動物內(nèi)臟即可。若研究目標為較晚到達尸體的昆蟲，如甲蟲，則需要放置體型稍大的動物尸體。例如可以采用國際上推薦的23～27kg豬尸體。該重量的豬尸體被認為是法醫(yī)昆蟲學演替研究中人類尸體的最佳替代動物［2］。

采集到的昆蟲在實驗室中建立種群并進行種類鑒定。種類鑒定是昆蟲生長發(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《中國常見蠅類檢索表》［3］。

嗜尸性昆蟲種類繁多，誘集到的目標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發(fā)育可能相差很大。為了避免種類不純對發(fā)育數(shù)據(jù)造成的影響，一般誘集到的昆蟲需要在實驗室內(nèi)連續(xù)飼養(yǎng)純化3代。純化后的種群需要再次進行種類鑒定，方可進行接下來的昆蟲發(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，也可以適當擴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個恒溫條件下對昆蟲的生長發(fā)育進行研究［4］。

昆蟲各發(fā)育階段歷期、幼蟲的形態(tài)、體長及體重，以及蛹殼內(nèi)組織的形態(tài)變化等是指示昆蟲發(fā)育進程的良好指標。在研究這些指標時需要對昆蟲觀察和取樣。理論上來說，觀察和取樣的時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影響昆蟲整體的發(fā)育進程。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昆蟲生長發(fā)育的影響降到最低，可以縮短低齡幼蟲的觀察和取樣時間間隔至4～8h，延長高齡、離食和蛹期的觀察和取樣時間間隔至8～24h［4］。因為一般低齡幼蟲（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。

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個樣本。甲蟲的產(chǎn)卵量較少，無法滿足大量取樣的要求。對其研究時可以減少每次的取樣量并增加重復數(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℃下體長變化并建立了體長隨時間變化的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)點的Isomorphen圖和體長變化的Iso?megalen圖，并對這兩種模型的使用方法進行了闡述。此后，ThanatophilusmicansFabricius［6］、ChrysomyarufifaciesMacquart［7］、C.chloropyga(Wie?demann)［8］和C.putoria(Wiedemann)［8］分別在10個、9個、8個及7個恒溫下的發(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曲線對體長數(shù)據(jù)的精度有很高的要求。

5 展望

昆蟲發(fā)育規(guī)律是最短死亡時間推斷的很好指標。然而目前很多具法醫(yī)學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Isomorphen圖和Isomegalen圖這種精確度高且能夠便捷用于死亡時間推斷的發(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，增加實驗重復次數(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.

［2］Catts EP,GoffML.Forensic entomology in criminal in?vestigations.[J].AnnuRev Entomol,1992,37:253-272.

［3］范滋德.中國常見蠅類檢索表［M］.北京：科學出版社，1992.

［4］Richards CS,VilletMH.Data quality in thermal sum?mation developmentmodels for forensically important blowflies[J].Med VetEntomol,2009,23(3):269-276.

［5］ReiterC.ZumWachstumsverhaltenderMadenderblauenSch?mei?fliegeCalliphoravicina［M］.Deutsche ZeitschriftFür Die GesamteGerichtlicheMedizin 1984,91(4):295-308.

［6］Midgley JM,VilletMH.Developmentof Thanatophilus?m icans(Fabricius 1794)(Coleoptera:Silphidae)at con?stant temperatures[J].Int J Legal Med 2009,123(4): 285-292.

［7］Yanmanee S,Husemann M,Benbow ME,Suwannapong G.Larval development rates of Chrysomyarufifacies?Macquart,1842(Diptera:Calliphoridae)within its na?tive range in South-East Asia[J].Forensic Science In?ternational,2016,266:63.

［8］Richards CS,Crous KL,VilletMH.Modelsof develop?ment for blowfly sister species Chrysomyachloropyga and Chrysomya putoria[J].Med Vet Entomol 2009,23: 56-61.

國家自然科學基金資助項目（30870332，81273352）