分解の化学プロセス
人体組成[1]
  1. 水（64.0％）
  2. タンパク質（20.0％）
  3. 脂肪（10.0％）
  4. 炭水化物（1.00％）
  5. ミネラル（5.00％）

動物の腐敗は、死後すぐに始まるプロセスであり、軟部組織の破壊を伴い、骨格化された遺体を残します。腐敗の化学プロセスは複雑で、死体が一連の腐敗段階を経るにつれて、軟部組織の分解が起こります。[2] 自己分解と腐敗も、細胞や組織の崩壊において重要な役割を果たします。[3]

人体はおよそ、水分64% 、タンパク質20%、脂肪10% 、炭水化物1% 、ミネラル5%で構成されています。[1] 軟組織の分解はこれらの高分子の分解を特徴とするため、分解産物の大部分は体内に元々存在していたタンパク質と脂肪の量を反映するはずです。[4]このように、分解の化学プロセスには、タンパク質、炭水化物、脂質、核酸、骨の分解が伴います。

タンパク質分解

タンパク質は体内の様々な組織を構成しており、軟組織タンパク質と硬組織タンパク質に分類されます。そのため、体内のタンパク質は均一な速度で分解されるわけではありません。

タンパク質分解

タンパク質分解はタンパク質を分解するプロセスです。このプロセスは、水分、温度、そして細菌によって制御されます。[5] このプロセスは均一な速度で進行するわけではなく、そのため、一部のタンパク質は分解初期に分解され、他のタンパク質は分解後期に分解されます。分解初期段階では、軟組織タンパク質が分解されます。これには以下のタンパク質が含まれます。

分解の後期段階では、腐敗の影響により、より分解されにくい組織タンパク質が分解されます。これには以下が含まれます。

ケラチンは皮膚、髪、爪に含まれるタンパク質です。タンパク質分解に関わる酵素に対して最も抵抗性があり、特殊なケラチン分解微生物によって分解されなければなりません。[7] これが、遺骨に髪や爪が一緒に見つかることが多い理由です。[8]

タンパク質分解産物

一般的に、タンパク質分解はタンパク質を以下のように分解する：[3] [4]

タンパク質分解が継続するとフェノール物質が生成されます。さらに、以下のガスも生成されます。[4]

硫黄含有アミノ酸のシステインとメチオニンは細菌によって分解され、以下の物質を生成します。[4]

腐敗に伴うタンパク質の脱炭酸生成物としてよく見られるのは、プトレシンとカダベリンです。これらの化合物は高濃度では毒性があり、独特の悪臭を放ちます。[6]死体探知犬 が一般的に嗅ぎつける腐敗臭の成分であると考えられています。[3]

タンパク質分解生成物の概要は以下の表 1 に記載されています。

窒素放出

窒素はアミノ酸の成分であり、脱アミノ化によって放出されます。通常はアンモニアの形で放出され、周囲の植物や微生物によって利用されたり、硝酸塩に変換されたり、あるいは（遺体が土壌の上または土壌中に存在する場合）土壌に蓄積されたりします。[4] 土壌中の窒素の存在は、近隣の植物の成長を促進する可能性があることが示唆されています。[6]

酸性土壌では、アンモニアはアンモニウムイオンに変換され、植物や微生物によって利用されます。アルカリ性土壌では、土壌に流入したアンモニウムイオンの一部が再びアンモニアに変換される可能性があります。環境中に残留したアンモニウムは、硝化と脱窒反応によって硝酸塩と亜硝酸塩を生成します。硝化細菌、つまりアンモニアを酸化できる生物が存在しない場合、アンモニアは土壌に蓄積します。[4]

リンの放出

リンは、タンパク質（特に核酸を構成するタンパク質）、糖リン酸、リン脂質など、体内の様々な成分から放出されます。リンが放出された後の経路は複雑で、周囲の環境のpH値に依存します。ほとんどの土壌では、リンは鉄、カルシウム、マグネシウム、アルミニウムと結合した不溶性の無機複合体として存在します。土壌微生物は、不溶性の有機複合体を可溶性の複合体に変換することもできます。[4]

炭水化物の分解

分解の初期段階では、炭水化物は微生物によって分解されます。このプロセスは、グリコーゲンがグルコースモノマーに分解されることから始まります。[9] これらの糖モノマーは、二酸化炭素と水に完全に分解される場合もあれば、様々な有機酸やアルコールに不完全に分解される場合もあります。[3]また、ケトン、アルデヒド、エステル、エーテルなどの他の酸素化物にも分解されます。[10]

環境中の酸素の利用可能性に応じて、糖は異なる生物によって異なる生成物に分解されますが、両方の経路が同時に起こることもあります。好気条件下では、真菌と細菌は糖を以下の有機酸に分解します。[3]

嫌気条件下では、細菌は糖を以下のように分解します。[3]

これらは、死体が分解する際に一般的に酸性環境を作り出す原因となっている。[3]

その他の細菌発酵生成物には、ブチルアルコールやエチルアルコール、アセトンなどのアルコール、メタンや水素などのガスなどがある。[3]

炭水化物分解生成物の概要は以下の表 1 に示されています。

脂質分解

体内の脂質は主に脂肪組織に含まれており、重量の約5～30％が水分、2～3％がタンパク質、60～85％が脂質で構成され、そのうち90～99％がトリグリセリドです。[3] 脂肪組織は主に中性脂質で構成されており、中性脂質はトリグリセリド、ジグリセリド、リン脂質、コレステロールエステルを総称して指し、その中でトリグリセリドが最も一般的です。[11]トリグリセリドの脂肪酸 含有量は人によって異なりますが、オレイン酸が最も多く、次いでリノール酸、パルミトレイン酸、パルミチン酸が続きます。[12]

中性脂質の分解

中性脂肪の加水分解反応

中性脂質は死後まもなくリパーゼによって加水分解され、脂肪酸がグリセロール骨格から遊離します。これにより、飽和脂肪酸と不飽和脂肪酸の混合物が生成されます。[13] 適切な条件下（十分な水と細菌酵素が存在する場合）では、中性脂質は脂肪酸に還元されるまで完全に分解されます。適切な条件下では、脂肪酸はアディポセレに変換されます。[12] 一方、脂肪酸は組織中のナトリウムイオンやカリウムイオンと反応して脂肪酸塩を生成します。死骸が土壌の近くにある場合、ナトリウムイオンとカリウムイオンはカルシウムイオンとマグネシウムイオンに置き換えられ、飽和脂肪酸の石鹸が形成され、これもアディポセレの形成に寄与する可能性があります。[4]

脂肪酸の分解

加水分解によって生じた脂肪酸は、酸素の利用可能性に応じて2つの経路のいずれかで分解されます。[3] しかし、体の異なる部位で両方の経路が同時に起こる可能性もあります。

嫌気性分解

死後、体内では嫌気性細菌が優勢となり、脂肪酸の水素化による嫌気性分解を促進します。[3] 水素化のプロセスにより、不飽和結合（二重結合および三重結合）が単結合に変換されます。これにより、飽和脂肪酸の量が増加し、不飽和脂肪酸の割合が減少します。したがって、例えばオレイン酸とパルミトレイン酸を水素化すると、それぞれステアリン酸とパルミチン酸が生成されます。[13]

チュー − （ CH 2 ） 7 ⋅ CH ＝ CH − （ CH 2 ） 5 ⋅ CH 3 不飽和   脂肪分の多い   酸 + H 2 → 細菌性   酵素 チュー − （ CH 2 ） 7 ⋅ CH 2 − CH 2 − （ CH 2 ） 5 ⋅ CH 3 飽和状態   脂肪分の多い   酸 {\displaystyle {\ce {{\overset {不飽和脂肪酸}{CHOO-(CH2)7.CH=CH-(CH2)5.CH3}}+H2->[{\ce {細菌酵素}}]{\overset {飽和脂肪酸}{CHOO-(CH2)7.CH2-CH2-(CH2)5.CH3}}}}}

好気性分解

酸素の存在下では、脂肪酸は酸化されます。脂質の酸化は、酸素が脂肪酸の二重結合を攻撃して過酸化物結合を生成する連鎖反応です。最終的には、アルデヒドとケトンが生成されます。[4]

  • 入会
    RH + お 2 ⟶ R + おお {\displaystyle {\ce {{RH}+ O2 -> {R}+ OH}}}
  • 伝搬
    R + お 2 ⟶ ルー ルー + RH ⟶ ルー + R {\displaystyle {\begin{array}{l}{\ce {{R}+ O2 -> ROO}}\\{\ce {{ROO}+ RH -> {ROOH}+ R}}\end{array}}}
  • 終了
    R + R ⟶ RR R + ルー ⟶ ルーア ルー + ルー ⟶ ルーア + お 2 {\displaystyle {\begin{array}{l}{\ce {{R}+ R -> RR}}\\{\ce {{R}+ ROO -> ROOR}}\\{\ce {{ROO}+ ROO -> {ROOR}+ O2}}\end{array}}}

脂質分解生成物の概要は以下の表1 [どこにありますか? ]に記載されています。

核酸分解

核酸の分解により、窒素塩基、リン酸、糖が生成されます。[10] これら3つの生成物は、他の高分子の分解経路によってさらに分解されます。窒素塩基から生成された窒素は、タンパク質の場合と同様に変換されます。同様に、リン酸は体外に放出され、タンパク質やリン脂質から放出されるものと同様の変化を受けます。最後に、炭水化物としても知られる糖は、酸素の利用可能性に基づいて分解されます。

骨の劣化

骨は、主に 3 つの部分から構成される複合組織です。

部分的に骨格化されたブタ（sus Scrofa）
  1. コラーゲン（他の組織タンパク質よりも分解されにくい硬組織タンパク質）を主成分とするタンパク質分画で、支持組織として機能します。
  2. 骨に含まれるカルシウムとリンを含むミネラルであるハイドロキシアパタイトからなるミネラル分画で、タンパク質構造を硬化させる。
  3. 他の有機化合物から作られた基質

コラーゲンとハイドロキシアパタイトは強力なタンパク質とミネラルの結合によって結合しており、骨に強度を与え、体の軟部組織が分解された後も長期間骨が保持される能力を付与します。[4]

骨を分解する過程は、続成作用と呼ばれます。この過程の第一段階は、細菌性コラーゲナーゼの作用による有機コラーゲン部分の除去です。これらのコラーゲナーゼはタンパク質をペプチドに分解します。その後、ペプチドは構成アミノ酸に還元され、地下水によって浸出されます。骨からコラーゲンが除去されると、ハイドロキシアパタイト含有量は無機鉱物の風化によって分解され、カルシウムなどの重要なイオンが環境に失われます。[4] 骨に強度を与えていた強力なタンパク質-ミネラル結合は、この分解によって損なわれ、全体的な構造の脆弱化につ​​ながり、骨が完全に崩壊するまで弱まり続けます。[3]

骨の劣化に影響を与える要因

骨は分解に対して非常に耐性がありますが、最終的には物理的な破壊、脱灰、溶解によって分解されます。しかし、骨の分解速度は周囲の環境に大きく依存します。土壌が存在する場合、骨の破壊は非生物的要因（水、温度、土壌の種類、pH）と生物的要因（動植物）の両方の影響を受けます。[3]

非生物的要因

水は骨から必須の有機ミネラルを浸出させることで、このプロセスを加速させます。土壌の種類は環境の水分含有量に影響を与えるため、重要な役割を果たします。例えば、粘土質土壌のような土壌は、砂質土壌やシルト質土壌のような土壌よりも保水性に優れています。さらに、酸性土壌は塩基性土壌よりもハイドロキシアパタイトの無機マトリックスを溶解しやすく、骨の崩壊を加速させます。[3]

生物学的要因

微生物、主に細菌と真菌は、骨の劣化に関与しています。これらの微生物は骨組織に侵入し、周囲の環境にミネラルを浸出させ、骨の構造を乱す可能性があります。[14] 小型哺乳類から大型哺乳類まで、骨は墓地から持ち去られたり、かじられたりして骨を損傷することが多く、これが骨の破壊につながります。[15] 最後に、埋葬地の上にある植物の根は、骨に極めて大きなダメージを与える可能性があります。細い根は組織を貫通して長骨を割る可能性があり、太い根は骨に開口部を作り、骨折と間違われる可能性があります。[3]

参考文献

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