Ayrışma (biyoloji)

Ayrışma veya çürüme, organik maddelerin, maddenin daha basit formlarına ayrıldığı süreçtir. Bu süreç biyomda yer kaplayan sonlu maddelerin geri dönüşümü için gereklidir. Canlı organizmaların organları ölümünden kısa bir süre sonra ayrıştırmaya başlar. Bütün organizmalar aynı yolla ayrışmamalarına rağmen, ölümden sonra aynı aşamalardan geçerler. Ayrışmayı inceleyen bilim olan taponomi, Yunancada (τάφος, taphos) (mezar) kelimesinden gelir.
Canlıların ayrıştırılmasından cansız maddeler ayırtedilebilir (biodegradation). İlk yol "kimyasal veya fiziksel işlemlerle bir maddenin yapı taşlarına bozunması", örneğin hidroliz. İkinci bir yol "canlı organizmalar tarafından metabolik olarak maddenin daha basit bileşenlerine ayrışması", tipik olarak mikroorganizmalar tarafından.
Hayvan ayrışması
Ayrışma ölüm anında başlar, iki faktör buna neden olur: otoliz, vücudun kendi iç kimyasal reaksiyonları ve enzimleri tarafından dokuların ayrıştırılması, ve kokuşma ise dokuların bakteriler tarafından ayrıştırılmasıdır. Bu ayrıştırmalar sonucunda kokuşma kokuları meydana gelir.
Birincil ayrıştırıcılar bakteriler ve mantarlardır. Böcek, akar ve diğer leş yiyen canlılar da vucuda erişebilir olduklarında bu ayrıştırma işleminde önemli rol aynayabilirler. Yaz aylarında görülen leş böcekleri, akarlar, leş sinekeleri (Sarcophagidae) ve Göksinekler (Calliphoridae) ayrıştırma sürecine katılan en önemli eklembacaklılardır. Bu sürece dahil olabilen en önemli böcek olmayan hayvanlar ise tipik olarak memeliler ve leş yiyen kuşlardır, örneğin kır kurdu, köpekler, kurtlar, tilkiler, kemeler, kargalar ve akbabalar. Bu leş yiyenlerden bazıları daha sonra yemek üzere kemikleri parçalayıp saklayabilirler. Su ve deniz ortamları bakteriler, balıklar, kabuklular, Diptera larvaları ve leş yiyiciler gibi ayrıştırıcı ajanlar içerir.
Ayrıştırmanın aşamları
Omurgalı canlılarda ayrışma beş aşama olarak tanımlanır: Bunlar, yeni, şişme, aktif ve ileri çürüme ve kuru kalıntılardır. Kimyasal ayrışmanın genel aşamaları iki dönemdir: Bunlar otoliz ve kokuşma. Bu iki dönem vücudun ana bileşenlerini yıkımlayarak kimyasal ayrışma sürecine katkıda bulunur.
Yeni
Kalp atışları durduktan sonra bu aşama hemen başlar. Ölüm anından itibaren gövde, algor katılaşması diye adlandırılan ve çevre ısısıyla vücut ısısının eşitlenmesine de neden olan bir sürece girer. Ölümden kısa bir süre sonra genellikle üç ila altı saat içinde, rigor mortis olarak bilinen ve kasların kasılıp sertleştiği süreç meydana gelir. Kanın pompalanması durduğu için, kan vücuda bağlı bölgelerde yer çekimi etkisiyle hareket eder ve genel bir mavimsi-mor renk alır, buna livor mortis ya da daha yaygın olarak morarma denilir.
Kalp durduğunda, kan dokulara oksijen taşıyamaz ve dokuları karbondioksitten temizleyemez. pH'ın düşmesi ve diğer kimyasal değişiklikler hücrelerin yapısal bütünlüğünün kaybetmesine neden olur. Hücre yapısının bozulması ile serbest kalan enzimler, diğer hücrelerin yapısının da bozulmasına neden olur. Bu işlem otoliz olarak isimlendirilir. Ayrışma sırasındaki grülebilir değişiklikler "yeni" aşamasında pek gözlemlenebilir değildir ancak otolizin neden olduğu kabarcıklar deri yüzeyinde fark edilebilir.
Vücutta kalan oksijen, hücre metabolizması ve vücuttaki solunum ve sindirim yollarında doğal olarak bulunan aerobik mikroorganizmalar tarafından tüketilir, bu durum anaerobik organizmaların çoğalmasına olanak sağlar. Sonuçta, vücudun karbonhidrat, lipit ve proteinleri tükenip; propionik asit, laktik asit, metan, hidrojen sülfit ve amonyak da dahil olmak üzere çeşitli maddelerin üretilmesine enden olur. Gövde içinde mikrobiyal çoğalma işlemi kokuşma olarak adlandırılır ve şişme olarak bilinen ayrışmanın ikinci aşamasına yol açar.
Göksinekler ve et sinekleri leşe ilk gelen böceklerdir, ve uygun bir yumurtlama yeri ararlar.
Şişme
Şişme, mikrobiyal çoğalmanın devam ettiğini gösteren ilk açık işarettir. Bu aşama, anaerobik metabolizma sonucu hidrojen sülfür, karbon dioksit, metan ve azot gibi gazların birikmesi ile meydana gelir. Bedensel boşlukta gazların birikmesi karnın gerginleşmesine neden olur ve vücut şişkin bir görünüme ulaşır. Ayrıca üretilen gazlar, doğal sıvıların ve sıvılaşan dokuların köpüklü hale gelmesine neden olur. Vücutta gaz basıncının artmasıyla birlikte, sıvılar vücudun doğal deliklerinden çıkma eğilimine girerler. Artan basınç ve cilt bütünlüğünün bozulması vücutta yırtılmalara neden olur.
Bağırsaklardaki anaerobik bakteriler hemoglobinini sülfohemoglobin ve diğer renkli pigmentlere dönüştürürler. Bununla ilişkili gazlar vücutta birikerek sülfohemoglobininin dolaşım ve lenf sistemi üzerinden vücut boyunca taşınmasına yardımcı olur ve vücutta gemel bir mermer görünümü gözlenir.
Eğer böcekler vücuda erişebilirlerse, bıraktıkları larvalar (sinek kurdu olarak bilinir) vücutta beslenmeye ve gelişmeye başlarlar. Larva faaliyetleri tipik olarak vücudun doğal deliklerinde sınırlanmış ve deri altında kümelenmiştir, kıllar ve cildin birbirinden ayrılmasına neden olurlar. Larvaların beslenmesi ve vücutta gaz birikmesi çevreye gaz ve sıvıların salınmasına neden olan yırtıklara neden olurlar. Yırtıklar deriden oksijen girmesine olanak sağlarlar ve vücut tekrar oksijenlenir, böylece sinek larvalarının gelişimi ve aerobik mikroorganizmaların aktivitesi için daha fazla yüzey alanı sağlanmış olur. Gazlar ve sıvıların tasfiyesi kokuşma ile ilişkili güçlü ayırt edici kokuların oluşmasına yol açar.
Aktif çürüme
Aktif çürüme büyük kütle kaybı ile karakterize bir dönemdir. Bu kayıp hem doymak bilmeyen kurtçukların beslenmelerinin hem de çevreye ayrışma sıvılarının tasfiyesinin bir sonucu olarak ortaya çıkar. Kokuşma sıvıları bedenin çevresinde toparlanır ve kadavrayı bir ayrışma adasına çevirir (CDI). Doku sıvılaşması ve ayrışması bu aşamada bariz bir şekilde gerçekleşir ve daha güçlü dokularla devam eder. Aktif çürümenin sonunun belirtisi kurtçukların pupa olarak vücudu ya da ondan geri kalanları terk etmeleridir.
İleri çürüme
Ayrışma, kullanılabilir kadavra materyalinin azalmasından dolayı ileri çürüme aşamasında büyük oranda sınırlanır. Böcek aktivitesi de bu aşamada azalır. Leşin kaldığı yerdeki bitki örtüsünün öldüğü de gözlenebilir. Kadavra ayrışma adası leşi çevreleyerek topraktaki karbon, fosfor, potasyum, kalsiyum, ve magnezyum gibi besinlerin yapısında bulunan maddelerde artışa; PH'nın değişimine; topraktaki azot miktarında kayda değer bir artış gözlenmesine neden olur.
Kuru/kalıntılar
Kuru/kalıntılar aşaması sırasında, kadavra ayrışma adası etrafında bitkiler canlanır ve büyümeye başlarlar ve bu ilgili ortamda besin olduğununve toprağın hala normale dönmediğinin bir işaretidir. Bu aşamada kadavranın kıkırdak ve kemikler gibi kuru kısımları kalır. Tüm yumuşak doku kadavradan kaldırılırsa buna tamamen iskeletleşme denir, eğer kemiklerin bazı kısımları maruz kalırsa buna kısmen iskeletleşme denilir.
Bitki ayrışması
Bitkisel maddelerin ayrışması birçok aşamadan oluşur. Bu su sızıntısıyla başlar; en kolay kaybedilebilen madde olan çözünebilen karbon bu süreçte serbest kalır. Diğer erken bir süreç, bazı böceklerin etkinlikleri ile oluşan ve bakteri matarlar için üreme alanları oluşturan fiziksel parçalanma ya da ufalanmadır. Küçük ölü bitkilerde bu süreç büyük ölçüde toprak omurgasız faunası tarafından yürütülmektedir, Daha büyük bitkilerde, böcekler ve mantarlar gibi birincil parazitik yaşam-formlar büyük rol oynar ve çok sayıda saprotrof tarafından desteklenmezler. Sonrasında, bitki tortusu (selüloz, hemiselüloz, mikrobiyal ürünler ve lignin) mikroplar tarafından kimyasal olarak değişime uğrarlar. Bileşiklerin farklı tipleri farklı oranlarda ayrışırlar. Bu onların kimyasal yapılarına bağlıdır. Örneğin, lignin ayrışmaya oldukça dayanıklıdır ve aslında sadece siyah çürüğü mantarları gibi bazı mantarlar ile ayrıştırılabilir ahşap bir bileşenidir. Lignin karmaşık kimyasal yapısından dolayı geç ayrıştırılır ve çürüyen bitkilerden geriye kalan maddelerdendir. Sıcaklık bitki çürümesine doğrudan etki eden bir faktördür, örneğin, sıcak bir ortamda bitki daha hızlı çürür.
Bitkilerin kimyasal ayrışmaları her zaman karbondioksit salınımına yol açar.
Gıda ayrışması
Gıdaların ayrışması, bitki ve hayvanlarda olduğu gibi bozulma denir, bu konu gıda bilimleri içerisinde önemli bir çalışma alanıdır. Koruyucu uygulamalarla gıdaların bozulması geciktirilebilmektedir. Eğer et üzerine herhangi bir müdahale yapılmazsa, et saatler veya günler sonra iştah kapatıcı şekle gelebilir hatta yenildiğinde zehirleyici etkiler gösterebilir. Ete, kesilen hayvanların kendi florasından gelen, eti işleyen kişilerden ve işleme uygulamalarından gelen bakteri ve mantarlar tarafından etin bozulması ve ayrıştırılması kaçınılmaz bir durumdur. Süresiz olmada da uygun gıda güvenliği, gıda koruyucu uygulamalar ve uygun saklama koşulları temin edildiğinde etin uzun bir süre saklanması mümkün olabilir.
Adli vakalarda önemi
Adli vakalarda çeşitli bilimlere başvurulmaktadır, bunlar ölüm zamanı ve ölüm sebebinin bulunabilmesi için yasal çalışmalardır:
Adli taponomi, otopsi aralığını, otopsiden sonra defin zamanını ve gizli mezarları bulabilmek için adli olgularda biyolojik ve kimyasal ilkeleri uygulayarak, özellikle ayrışma sürecini inceler.
Adli patoloji çalışmaları, tıbbi bir fenomen olarak ölüm sebebini araştırır.
Adli entomoloji cesetlerde bulunan böcekleri ve diğer haşaratları inceler; böceklerin türü, maruziyet süresi, böceklerin hayat döngüsü gibi araştırmalar ölümün zamanı, mekanı, cesedin taşınıp taşınmadığı gibi konulara ışık tutar.
Adli antropoloji genellikle cesedin kimlik, ırk ve cinsiyeti hakkında ipuçları aramak için iskeletler ve insan kalıntılarını inceler. Fiziksel antropolojinin bir dalıdır..
Knoxville'deki Tennessee üniversitesi antropolojik araştırma tesisinin (daha çok Beden Çiftiliği olarak bilinir) çitli bir arsada numaralandırılmış cesetleri mevcuttur. Beden çiftliğinde araştırma yapan bilim insanları, insan vücudunun çeşitli durumlardaki çürüme işlemini daha iyi anlayabilmek için çalışmalar yapmaktadırlar.
Ayrışmayı etkileyen faktörler
Maruz kalınan durumlar
Su, hava, böcekeler gibi maruz kalınan faktörler cesedin ayrışmasının hızlandırıcı etki yaparlar. Örneğin bir tabutta bulunan cesede böceklerin ulaşımı daha sınırlıdır ya da düşük sıcaklıktaki bir ceset daha geç kokuşur.
Bir hayvanın vücudundaki ayrışmanın hızı, cesedin çeşitli faktörlere maruziyetine göre değişiklik gösterir:
Sıcaklık;
Ortamda oksijen bulunması;
Ölmeden önceki sağlık durumu;
Ölüm sebebi;
Defnedilen mezarın derinliği ve toprak çeşidi;
Leş yiyicilerin faaliyetleri;
Yaralanmaya neden olan travmalar;
Nem ya da ıslaklık;
Yağmur;
Vücut büyüklüğü ve ağırlığı;
Giyim kuşam;
Vücudun dayandığı yüzey;
Sindirim sistemi içindeki gıdalar/maddeler.
Şartlar ayrışma hızını büyük ölçüde etkiler. Sıcaklık, nem ve ölümün gerçekleştiği mevsim, cesedin iskeletleşmesini veya mumyalaşmasını etkiler. Ayrışmada çevrenin etkisi konusunda temel rehber Casper kanun (ya da oranı) olarak verilir: Oksijenin serbest olarak ulaşabildiği, ıslanmış bir ceset, gömülmüş cesede göre sekiz saat daha hızlı ayrışmaya uğrar. Sıcaklık yükselmesi bakterilerin etkinliklerinin artmasına neden olacağından ayrışmayı da hızlandırır, sıcaklık azalması da aksi etki gösterir.
Yapay koruma
Mumyalamak, insan ve hayvan bedeninin ayrışmasını pratik olarak geciktirir ancak tamamen engel olmaz. Mumyalayıcılar genellikle, yüzler ve eller gibi vücudun görülen ksımlarına karşı daha özenli davranırlar. Mumyalama kullanılan kimyasallaın çoğu sinekleri kovmaya, vücuttaki mevcut bakterileri öldürerek bakteriyel çürümeyi yavaşlatmaya ya da daha sonraki bakteriyel ajanlar için besin kaynağı olmaması açısından hücrelerin proteinlerini sabitlemeye yardım eder. Yeterince kuru bir ortamda tam anlamıyla mumyalanmış bir bedenin ve organlarının yıllar sonra bile bozulmadan kaldığı durumlar nadir değildir. Bu şekilde mumyalanmış önemli görülebilir bedenler şunlardır:
Eva Perón, vücuduna parafin enjekte edilmiştir ve yıllardır bilindiği gibi görünmektedir (Artık vücudu halka gösterilmemekterir).
Vladimir Lenin, yıllardır özel bir tank içindeki sıvıya batık durumda tutulmaktadır ve Lenin'in Mozolesi'nde halkın ziyaretine açılmıştır.
Mao Zedong, Kim Il-sung, Ho Chi Minh, Kim Jong-il ve en son Hugo Chavez gibi diğer komünist liderlerin bedenleri de Leninki gibi korumaya alınmıştır ve kendi mozolelerinde bulunmaktadırlar.
Papa XXIII. Ioannes'in bedeni de Aziz Petrus Bazilikası'nda koruma altındadır.
Çevresel koruma
Yeterince kuru bir ortamda gömülü bir ceset de yıllardır korunmuş olabilir. Öldürülen sivil haklar savunucusu Medgar Evers'ın cinayet davasında doğru bir otopsi için 1900'lü yıllarda mezarı yeniden açıldığında, 30 yılım aşkın bir sürede cesedinin neredeyse mükemmel korunmuş olduğu tespit edilmiştir.
Turba bataklıkta batmış bir vücut doğal olarak mumyalanmış olur ve korunur.
Kehribar gibi bir reçinede hapsolmuş bir hayvan milyonlarca yıl hemen hemen mükemmel bir şekilde muhafaza edilebilir..
Onyıllarca hatta yüzyıllarca (hiçbir insan müdahalesi olmadan) organları açıklanamaz bir şekilde korunmuş ve neredeyse öldükleri zamanla aynı görünen bazı örnekler vardır. Bazı dini gruplar bunu dürüstlüğün bir neticesi olarak bilir. Yapay koruma olmadan bir bedenin ne kadar korunabileceği hakkında bir fikir belirtilememektedir.