Анализ насекомых с помощью света улучшает точность судебно-медицинских экспертиз

от

Исследователи из Колледжа сельского хозяйства и наук о жизни Техасского университета A&M, из отделов энтомологии, биохимии и биофизики разработали метод, который использует инфракрасный свет и машинное обучение для определения пола личинок мясной мухи, найденных на человеческих останках. Этот инновационный подход может помочь следователям быстрее и точнее устанавливать время смерти.

Исследование опубликовано в Журнале судебной медицины под руководством Эйдана Холмана, докторанта в лаборатории Дмитрия Куроусского, доктора философии, доцента кафедры биохимии и биофизики, который руководил исследованием.

В проекте также участвовали Аарон Тароне, доктор философии, профессор кафедры энтомологии; Дэвис Пикетт, научный сотрудник в лаборатории Куроусского; и Хантер Уэст, постбакалаврский исследователь в лаборатории Тароня.

В судебной энтомологии следователи могут использовать время колонизации трупа насекомыми для оценки времени смерти, основываясь на том, как долго мухи развиваются на останках. Мясные мухи часто являются первыми насекомыми, колонизирующими тело после смерти, поэтому их стадия развития является важной уликой для судебных энтомологов.

Самцы и самки мух того вида, который изучали исследователи, развиваются с немного разной скоростью — по крайней мере, с разницей в девять часов в зависимости от температуры, что может искажать посмертные оценки. На стадии личинки самцов и самок практически невозможно визуально отличить, а существующие лабораторные методы требуют уничтожения насекомых для молекулярного анализа.

Новый метод исследователей работает иначе. Он использует спектроскопию — технику, которая направляет свет на образец и измеряет, как его молекулы реагируют. То, как образец рассеивает свет, создаёт уникальные «отпечатки пальцев», основанные на молекулярном составе насекомого, которые, по мнению исследователей, могут указывать на пол насекомого.

Для исследования исследователи сначала разделили колонии мух по полу, затем использовали портативное устройство инфракрасной спектроскопии для сканирования живых личинок и получения спектров или «отпечатков пальцев» на основе состава белков и жиров внутри насекомого.

Затем они протестировали три модели машинного обучения, чтобы отсортировать личинок по полу, используя спектры. Две из моделей достигли более 90% точности, а наиболее успешная — более 95%.

Поскольку техника быстрая, требует только портативного устройства и не уничтожает образцы, исследователи считают, что она может быть полезна в реальных расследованиях, помогая в разработке половых кривых роста.

«Вы можете использовать это портативное устройство в полевых условиях и затем провести дальнейшие исследования в лаборатории», — сказал Холман.

Этот метод также показывает, как машинное обучение может применяться в судебной медицине, что, по мнению Холмана, может обеспечить большую объективность и скорость в судебно-медицинском анализе.

Хотя исследование было сосредоточено на судебно-медицинских временных рамках, используемый метод может иметь более широкие последствия. Например, определение пола личинок может сыграть роль в борьбе с насекомыми с помощью биологических методов, таких как метод стерильных насекомых, который заключается в выпуске стерильных самцов насекомых для подавления популяций вредителей.

Тароне сказал, что это особенно интересно сейчас, поскольку внимание привлекает вид Cochliomyia hominivorax (человекоядная муха), родственный тому виду мух, который изучался в этой статье.

«Точное разделение личинок на самцов и самок имеет потенциальное применение не только в судебной медицине, но и в сельском хозяйстве и биобезопасности», — сказал он.

Исследование Холмана проводится в лаборатории биохимии Куроусского, где вибрационная спектроскопия используется для изучения всего: от здоровья человека и питания до патологии растений. Проект демонстрирует лишь одно из многих потенциальных применений технологии.

«Мы берём передовую аналитическую химию и используем её для общественного блага, — сказал Куроуский. — Это отличный пример того, как междисциплинарная работа может решить практические задачи».

Предоставлено
Texas A&M University

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте