John đã chết khoảng 4 giờ trước khi thi thể của ông được đưa đến nhà tang lễ. Giờ đây, nằm trên chiếc bàn sắt, thi thể của John đã chuyển lạnh và ngả màu tím-xám, dấu hiệu cho thấy quá trình phân huỷ đã bắt đầu. Sau khi chết điều gì xảy ra với cơ thể?
Tự phân hủy
Thế nhưng cơ thể của người chết không ‘hoàn toàn chết’ mà vẫn chứa nhiều sự sống ngay trong quá trình phân huỷ.
Nhiều nhà khoa học xem thi thể là một hệ sinh thái xuất hiện ngay sau khi chết và chuyển hoá qua nhiều giai đoạn sau khi quá trình phân huỷ bắt đầu.
Quá trình phân huỷ bắt đầu chỉ vài phút sau khi chết, bắt đầu bằng giai đoạn ‘tự phân’.
Ngay sau khi tim ngừng đập, các tế bào sẽ không còn được cung cấp oxygen. Enzyme bắt đầu tiêu hoá màng tế bào và rò rỉ ra ngoài trong lúc các tế bào bị tan rã.
Điều này thường bắt đầu đầu tiên ở gan, vốn giàu enzyme, và ở não, nơi có tỷ lệ nước cao. Dần dần, tất cả các mô đều bị tiêu huỷ theo cách này.
Các tế bào máu bị tổn thương sẽ bắt đầu trào ra khỏi cách mạch máu bị vỡ và khiến da đổi màu.
Nhiệt độ cơ thể cũng bắt đầu giảm cho đến khi bằng với nhiệt độ xung quanh. Sau đó, xác bắt đầu cứng dần, bắt đầu từ mí mắt, hàm, cơ cổ, cho đến tay chân.
Ở người sống, thành phần tế bào cơ có thể co duỗi nhờ hoạt động của hai loại protein có cấu tạo dạng sợi là actin và myosin, vốn di chuyển sát nhau.
Sau khi chết, các tế bào này bị mất nguồn cung cấp năng lượng và ngưng hoạt động khiến các cơ bị cứng lại, còn các khớp xương không duỗi gập được nữa.
Trong giai đoạn đầu, hệ sinh thái xác chết thường chỉ bao gồm vi khuẩn sinh sống trên và trong cơ thể.
Cơ thể chúng ta chứa một lượng lớn vi khuẩn, từ bề mặt cơ thể cho đến nội tạng. Tuy nhiên nơi chứa nhiều vi khuẩn nhất là ruột, nơi sống của hàng nghìn tỷ vi khuẩn thuộc hàng trăm hay thậm chí hàng nghìn họ khác nhau.
Hệ miễn dịch ngưng hoạt động
Tháng Tám 2014, Gulnaz Javan, một nhà khoa học pháp y từ Đại học Bang Alabama tại Montgomery đã cùng các đồng nghiệp công bố kết quả nghiên cứu về cái mà họ đặt tên là ‘thanatomicrobiome’ (bắt nguồn từ từ thanatos, tức ‘cái chết’ trong tiếng Hy Lạp).
“Nhiều mẫu nghiên cứu của chúng tôi đến từ các vụ hình sự,” Javan nói. “Nhiều người chết vì tự vẫn, bị mưu sát, dùng ma tuý quá liều hoặc tai nạn giao thông, và tôi đã lấy mẫu mô từ đó. Do vấn đề đạo đức nên chúng tôi cần được sự đồng ý khi lấy các mẫu mô đó.”
Hầu hết nội tạng đều được bảo vệ trước vi khuẩn khi chúng ta còn sống.
Tuy nhiên ngay sau khi chết, hệ thống miễn dịch ngưng hoặc động, khiến vi khuẩn tự do lan ra khắp cơ thể.
Vi khuẩn thường bắt đầu lan ra từ ruột, tại các đoạn tiếp giáp giữa ruột non và ruột già.
Không bị kiềm chế, chúng bắt đầu đánh chén ruột trước, từ trong ra ngoài, sau đó đến các mao quản của hệ tiêu hoá và các hạch bạch cầu, lan sang gan và lá lách, rồi từ đó lên tới tim và não.
Javan và nhóm của bà đã lấy mẫu xét nghiệm từ gan, lá lách, não, tim và máu từ 11 thi thể của những người đã chết từ 20 – 240 tiếng đồng hồ. Nhóm nghiên cứu sử dụng hai công nghệ xét nghiệm DNA tối tân khác nhau, kết hợp với các thông tin sinh học để phân tích và so sánh thành phần vi khuẩn trong mỗi mẫu phẩm
Các mẫu xét nghiệm lấy từ các bộ phận cơ thể khác nhau của cùng một thi thể rất giống nhau, trong khi các nội tạng giống nhau từ nhiều thi thể lại rất khác nhau.
Điều này có thể là do cấu tạo khác biệt của các quần thể vi khuẩn trong từng thi thể, hoặc do thời gian chết khác nhau.
Một nghiên cứu từng chỉ ra rằng dù các quần thể vi khuẩn trải qua nhiều thay đổi sau cái chết, sự thay đổi này là khá đồng đều, giúp các nhà nghiên cứu có thể ước tính khá chính xác được thời gian chết từ ba ngày đến 2 tháng.
Nghiên cứu của Javan cũng cho thấy các vi khuẩn tràn vào gan 20 giờ sau khi chết và chúng cần khoảng 58 giờ để lan ra khắp các nội tạng.
Như vậy, sau khi chúng ta chết, vi khuẩn sẽ lan ra khắp cơ thể một cách hệ thống, và các bác sỹ pháp y có thể dựa vào thời gian vi khuẩn lan từ nội tạng này sang nội tạng khác để ước tính thời gian chết.
“Sau cái chết, cấu tạo các quần thể vi khuẩn thay đổi,” Javan nói.
“Vi khuẩn lan sang tim, lên não và cuối cùng mới đến các cơ quan sinh sản”.
Có một điều rõ ràng là các nhóm thành phần vi khuẩn khác nhau thì liên quan đến các giai đoạn phân hủy khác nhau.
Phân huỷ tự nhiên
Đối với hầu hết chúng ta, hình ảnh thi thể là một điều đáng sợ. Nhưng đối với các thành viên tại Trung tâm Nghiên cứu Pháp y Ứng dụng ở đông nam Texas, việc tiếp xúc với tử thi là chuyện thường nhật.
Đi vào hoạt động từ năm 2009, trung tâm này nằm tại một khu rừng thuộc sở hữu của Đại học Sam Houston State (SHSU).
Vào cuối năm 2011, các nhà nghiên cứu từ SHSU là Sibyl Bucheli và Aeron Lynne đã cùng các đồng nghiệp đã mang hai thi thể đến đây và quan sát sự phân huỷ trong môi trường tự nhiên.
Sau khi quá trình tự phân bắt đầu và vi khuẩn đã lan ra khắp nội tạng, xác bắt đầu bị thối rữa.
Các mô mềm bắt đầu chuyển hoá thành khí, chất lỏng và muối.
Quá trình thối rữa bắt đầu ngay trong thời gian đầu, nhưng thực sự rõ rệt khi vi khuẩn kỵ khí tham gia hoạt động.
Việc thối rữa liên quan tới sự chuyển vai trò hoạt động từ các loài vi khuẩn ưa khí, vốn cần oxygen để sống, sang các loài kỵ khí, vốn không cần đến oxygen.
Chúng ăn các mô cơ thể, làm lên men chất đường rồi từ đó sinh ra khí methane, hydrogen sulphide và ammonia tích tụ trong cơ thể, làm trương phồng khoang bùng và đôi khi cả các bộ phận cơ thể khác.
Điều này khiến cơ thể bị chuyển màu rõ rệt hơn.
Trong lúc các tế bào máu tiếp tục rò rỉ ra từ các mạch máu đã tan rã, các vi khuẩn kỵ khí tiếp tục biến các phân tử haemoglobin, vốn từng đưa oxygen đi khắp cơ thể, thành sulfhaemoglobin.
Sự hiện hữu của loại phân tử này trong cơ thể khiến màu da thi thể chuyển sang màu xanh đen đặc trưng cho thấy việc phân hủy đang diễn ra.
Ký sinh trùng
Các loại khí tiếp tục tích tụ trong cơ thể, gây phồng rộp bề mặt da.Tiếp đến sẽ là giai đoạn từng mảng da lớn bong ra, chỉ còn dính hờ vào cơ thể đang phân rã.
Cuối cùng các lượng khí và các lớp mô đã chảy nước thoát ra khỏi cơ thể, mà thường là qua đường hậu môn và các lỗ tự nhiên khác cùng các vết da rách trên cơ thể. Đôi khi áp suất quá lớn khiến khoang bụng phình to tới mức nổ toác ra.
Việc sưng phồng lên thường được coi là dấu hiệu cho thấy quá trình chuyển từ giai đoạn đầu sang giai đoạn sau của quá trình phân hủy, và một nghiên cứu khác gần đây cho thấy việc chuyển biến này được xác định bằng việc thay đổi trong thành phần vi khuẩn trong xác chết.
Cơ thể trong quá trình phân huỷ trở thành hệ sinh thái của vi khuẩn, côn trùng và các loài ăn xác.
Hai loài thường gắn với quá trình phân huỷ là ruồi nhặng.
Ruồi nhặng phát hiện ra mùi thi thể bằng ăng-ten trên đầu, sau đó hạ cánh xuống thi thể và đẻ trứng và các khe hở.
Mỗi con ruồi có khả năng đẻ 250 trứng, và trứng sẽ nở thành giòi trong vòng 24 tiếng.
Những con giòi này ăn xác và trở nên lớn hơn, cho đến khi chúng đủ sức chui ra khỏi cơ thể và phát triển thành ruồi.
Quy trình này tiếp tục cho đến khi chúng không còn gì để ăn.
Nếu hội tụ đủ các điều kiện cần thiết, một thi thể phân huỷ sẽ có một số lượng lớn giòi bên trong.
Các ‘đàn giòi’ tỏa nhiều nhiệt, khiến nhiệt độ bên trong cơ thể lên 10 độ C.
Nếu như chim cánh cụt thường xuyên di chuyển để giữ ấm thì những con giòi này lại di chuyển liên tục để hạ nhiệt.
Sự hiện diện của ruồi thu hút các loài săn mồi khác như bọ cánh cứng, kiến, nhện, vốn ăn trứng ruồi và ấu trùng. Kền kền và các loài ăn xác khác cũng có thể bị lôi cuốn.
Nếu không có các loài ăn xác, những đàn giòi này sẽ ăn hết các mô mềm rất nhanh.
Nhà khoa học Carl Linnaeus ghi lại trong một nghiên cứu năm 1767: “Ba con ruồi có thể tiêu thụ hết xác chết của một con ngựa nhanh không kém gì một con sư tử”.
Đất màu mỡ
Xác chết bị phân huỷ giúp làm thay đổi thành phần hoá học của phần đất bên dưới, tạo nên những thay đổi có thể duy trì trong nhiều năm.
Những phần còn lại trong cơ thể mang lại chất dinh dưỡng cho đất, và sự di chuyển của giòi giúp mang phần năng lượng bên trong lan ra một môi trường rộng hơn.
Toàn bộ quy trình này tạo nên một ‘đảo thi thể phân huỷ’ – một khu vực đất đai màu mỡ.
Theo một ước tính, trung bình, một cơ thể người có 50-75% là nước và mỗi kg xác khô thải ra 32g nitrogen, 10g phosphorous, 4g potassium và 1g magnesium ra đất.
Các loài giun đất và các loài thực vật nhờ đó trở nên khoẻ mạnh hơn.
Những nghiên cứu về những thay đổi đối với môi trường xung quanh có thể giúp các nhà điều tra lần ra những thi thể bị chôn trong các vụ án mạng.
Việc nghiên cứu lớp đất quanh mộ cũng giúp ước tính tốt hơn thời gian chết.
Một nghiên cứu hồi năm 2008 chỉ ra rằng chất khoáng vô cơ phosphorous rỉ từ cơ thể vào trong đất ở mức cao nhất vào 40 ngày sau khi chết, trong khi đối với nitrogen là 72-100 ngày.
Hiểu biết rõ hơn về những quy trình này sẽ giúp các nhà nghiên cứu pháp y một ngày nào đó ước tính chính xác hơn thời gian một thi thể được chôn cất trong một ngôi mộ bí mật.
