两种新的法医昆虫学发育模型

刘 鲲 王 禹 李亮亮 王江峰

（1.苏州市公安局吴中分局刑警队，江苏苏州215100；2.苏州大学基础医学与生物科学学院，江苏苏州215006）

两种新的法医昆虫学发育模型

刘 鲲1王 禹2李亮亮2王江峰2

（1.苏州市公安局吴中分局刑警队，江苏苏州215100；2.苏州大学基础医学与生物科学学院，江苏苏州215006）

昆虫生长发育规律是法医昆虫学用于推断死亡时间的重要指标。目前，法医昆虫学家提出了两种法医昆虫学发育模型等体长图（Isomegalen）和等虫态图（Isomorphen）。利用这两个图可以快速准确地推断昆虫日龄，从而确定最短死亡时间，且这两个模型同样适应于无法医昆虫学经验的调查者。本文从原理、数据获取及方法建立对两个发育模型进行了介绍，对国际上两种模型的研究进行了综述，以引起我国法医学界与公安系统对于该模型的重视并加强对其的研究及应用。

死亡时间昆虫发育历期等体长图等虫态图

前言

昆虫的生长发育规律是推断死亡时间的重要依据。昆虫是一种冷血动物，其生长发育主要受温度影响。在适宜的温度范围内，昆虫的生长发育速率会随着温度的升高而加快。因而只要确定了尸体所在场所的环境温度，就能通过昆虫的生长发育规律推断出死亡时间。利用昆虫发育规律推断出的死亡时间又称为最短死亡时间，即昆虫首次侵殖尸体并在尸体上生长发育所经历的时间，而非尸体确切的死亡时间。最短死亡时间是依据尸体上最“老”昆虫的发育情况来确定的。推断昆虫生长发育情况最常用指标为幼虫体长和各发育阶段历期。为了使这些发育数据能够更精确且便捷的应用于死亡时间推断，研究者提出和建立了两种发育模型，分别为Isomegalen图和Isomorphen图。

1 Isom orphen图和Isom egalen图及其构建原理

Isomorphen图是根据不同恒温下（y轴）不同发育节点所经历的时间（x轴）建立的散点图（图1）。图中每一条曲线表示昆虫在不同恒温下发育至一个特定发育节点所需的时间。图中的发育节点实际上是发育历期的另一种表示方法。例如，第一次蜕皮的时间即为一龄幼虫的发育历期；第二次蜕皮的时间即为一龄幼虫的发育历期与二龄幼虫的发育历期之和。

Isomegalen图是一个3D的等差线图，图中包含三个变量，分别为孵化后时间（x轴）、温度（y轴）及幼虫大小（z轴）（图2）。图中每一条等差线对应一个幼虫体长，即幼虫体长为3mm、4mm、5mm……时在不同温度下所对应的孵化后的生长发育时间。

2 Isom o rphen图和Isom ega len图的优点及其局限性

Isomorphen图和Isomegalen图最大的优点就是在应用时非常方便。应用这两个图可以快速准确地推断昆虫日龄，从而确定最短死亡时间，且对于毫无法医昆虫学研究经验的调查者同样适用［1］。在使用Isomorphen图时，只要确定命案现场收集到的最“老”的未成熟昆虫的发育阶段并结合环境温度，就能利用该模型推算出最短死亡时间。而在使用Isomegalen图时，只要确定环境温度及幼虫体长即可在模型中直接读出昆虫的日龄。

然而，Isomorphen图和Isomegalen图在使用时均存在局限性。Isomorphen图仅能指示发育进程中的数个发育的时间点。例如在现场收集到的最老的昆虫为三龄幼虫。说明该昆虫已经经历了第二次蜕皮。但该昆虫究竟已经蜕皮多久了，无法通过该模型推算。这种情况下，常用的做法是将活虫带回实验室内恒温饲养至下一阶段。然而，昆虫的生长发育在运输和饲养过程中可能会受到影响。饲养往往很耗时，可能会错过最佳的破案时间。尽管Isomorphen图在实际应用时存在局限性，但它仍旧是一个有效的死亡时间指示指标，特别是昆虫正好处于化蛹和羽化阶段时。Isomegalen图是根据幼虫大小变化建立的模型，但该模型中仅包含了幼虫孵化后到取食高峰期这段时间的大小变化数据。因此该模型在推断取食期幼虫日龄时具有很高的精确度，但当幼虫进入离食期以后，则不能利用该模型推断死亡时间，因此其适用范围有限，在应用其推断死亡时间时应当注意。

图1 基于丽蝇假设发育数据的Isomorphen图

图2 基于丽蝇假设发育数据的Isomegalen图

3 Isom o rphen图和Isom ega len图的数据获取

3.1 虫源获取及昆虫的种类鉴定

虫源可采用野外放置诱饵或尸体的方式获取。若研究目标为早期到达尸体的昆虫，如丽蝇和麻蝇，放置新鲜的肉类或动物内脏即可。若研究目标为较晚到达尸体的昆虫，如甲虫，则需要放置体型稍大的动物尸体。例如可以采用国际上推荐的23～27kg猪尸体。该重量的猪尸体被认为是法医昆虫学演替研究中人类尸体的最佳替代动物［2］。

采集到的昆虫在实验室中建立种群并进行种类鉴定。种类鉴定是昆虫生长发育研究中非常重要的一步，该步骤建议由昆虫分类专家完成。蝇类成虫和部分幼虫的形态鉴定可以参考范滋德等编著的《中国常见蝇类检索表》［3］。

嗜尸性昆虫种类繁多，诱集到的目标昆虫中难免混杂一些其它种类的昆虫，而不同种昆虫的生长发育可能相差很大。为了避免种类不纯对发育数据造成的影响，一般诱集到的昆虫需要在实验室内连续饲养纯化3代。纯化后的种群需要再次进行种类鉴定，方可进行接下来的昆虫发育研究。

3.2 昆虫饲养、观察及取样

昆虫通常在恒温下饲养，饲养温度的确定参照该种类发生季节的最低和最高温度，也可以适当扩大最低和最高温度的范围，研究该种类的温度适应性。为了保证昆虫发育模型的精确性，特别是积温模型的精确性，一般至少需要在7个恒温条件下对昆虫的生长发育进行研究［4］。

昆虫各发育阶段历期、幼虫的形态、体长及体重，以及蛹壳内组织的形态变化等是指示昆虫发育进程的良好指标。在研究这些指标时需要对昆虫观察和取样。理论上来说，观察和取样的时间间隔越小且每次取样的样本量越大，得到的发育数据越精确。但是频繁的观察和过量的取样可能会影响昆虫整体的发育进程。为了获取精确的发育数据应尽可能将取样和观察对昆虫生长发育的影响降到最低，可以缩短低龄幼虫的观察和取样时间间隔至4～8h，延长高龄、离食和蛹期的观察和取样时间间隔至8～24h［4］。因为一般低龄幼虫（如大多数蝇类幼虫的1龄和2龄）的发育历期较短，高龄、离食期幼虫和蛹期的发育历期较长。

每次的取样量根据成虫的产卵量来确定。蝇类一般每次取10～20个样本。甲虫的产卵量较少，无法满足大量取样的要求。对其研究时可以减少每次的取样量并增加重复数。取样的幼虫放入＞80°C的热水中处理不少于30s，随后放入70～280%酒精溶液中保存。蛹用昆虫针刺三个小洞放入醋酸醇溶液中或放入＞80℃的热水中固定后，随后放入70～280%酒精溶液中保存。

4 Isom orphen图和Isom egalen图的研究进展

Isomegalen图最早是由Reiter[5]在1984年提出，他研究了红头丽蝇Calliphoravicina R.-D.在6.5～235℃下体长变化并建立了体长随时间变化的Isomegalen图。Isomorphen图是由Grass⁃berger和Reiter［1］提出并建立，他们研究了15～235℃十个恒温下丝光绿蝇Luciliasericata (Meigen)在恒温条件下的发育，建立了丝光绿蝇不同发育节点的Isomorphen图和体长变化的Iso⁃megalen图，并对这两种模型的使用方法进行了阐述。此后，ThanatophilusmicansFabricius［6］、ChrysomyarufifaciesMacquart［7］、C.chloropyga(Wie⁃demann)［8］和C.putoria(Wiedemann)［8］分别在10个、9个、8个及7个恒温下的发育均被研究，并绘制了这些种类的Isomegalen图和Isomorphen图。由上述研究可以看出，Isomorphen图和Isomegalen图需要较密集的温度间隔和较广的温度范围，对发育数据的精度要求较高，低精度的发育数据无法建立发育模型，特别是Iso⁃megalen曲线对体长数据的精度有很高的要求。

5 展望

昆虫发育规律是最短死亡时间推断的很好指标。然而目前很多具法医学重要意义的昆虫仍缺少相关的发育数据或发育数据的精确度仍不够。特别是对Isomorphen图和Isomegalen图这种精确度高且能够便捷用于死亡时间推断的发育模型的研究较少。在今后的研究中应加大对两种模型的研究及应用。在较广的温度范围及较密集的温度间隔下研究昆虫的发育，增加实验重复次数，以获取精确的发育数据用于构建昆虫发育模型。

［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.中国常见蝇类检索表［M］.北京：科学出版社，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⁃meißfliegeCalliphoravicina［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.

国家自然科学基金资助项目（30870332，81273352）