El escuadrón fue camuflado como un módulo de purificación de agua situado en el distrito de Pingfang, al nor-este de la ciudad china de Harbin, parte del gobierno títere de Manchukuo. Operó a través de la propaganda política japonesa y como un emblema ideológico de la rama política del ejército llamada Kodoha (Partido Bélico). En la primera fase, esta sección actuó en contra de la propaganda comunista, pero extendió sus responsabilidades en otras direcciones, tanto en Japón como en el extranjero.
Promovió la creencia en la supremacía racial japonesa, teorías racistas, contraespionaje, investigación, sabotaje político e infiltración en las líneas enemigas.
En 1932, el general Shiro Ishii fue puesto al mando del Laboratorio de Investigación del Ejército sobre Prevención Epidémica. Él y sus hombres construyeron el campo de prisioneros Zhong Ma (cuyo edificio principal fue conocido a nivel local como la Fortaleza Zhongma), una prisión experimental ubicada en el poblado Bei-inho, a 100 kilómetros al sur de Harbin. Las vías ferroviarias manchúes, fueron colocadas para el transporte de materiales y equipamiento. Ishii organizó al grupo secreto de investigación "Unidad Togo", para la coordinación de estudios químicos y biológicos. En 1935, una fuga de reos y más tarde una explosión (presunto ataque), obligó a Ishii a suspender las operaciones de la Fortaleza Zhongma. Posteriormente Ishii, se trasladó a Pingfang, aproximadamente a 24 kilómetros al sur de Harbin, para instalar un complejo nuevo, mucho más grande.
Un proyecto especial con el nombre clave de 'Maruta', utilizó a seres humanos para hacer experimentos. Los sujetos de prueba fueron reunidos de la población de los alrededores y en ciertos casos eran aludidos eufemísticamente como "pedazos de madera" (maruta, 丸太). Este término, originado de una "broma" por parte del personal debido al hecho de que la información oficial sobre el establecimiento ofrecida a las autoridades locales, fue que se trataba de un aserradero. Entre los sujetos de prueba se encontraban niños, ancianos y mujeres embarazadas. Muchos experimentos y disecciones fueron realizadas sin el uso de anestésicos, porque se creía que podían influir en los resultados o que eran innecesarios porque los individuos se encontraban atados.
- Los prisioneros de guerra fueron sometidos a vivisección sin anestesia
- Las vivisecciones fueron realizadas a prisioneros infectados con diversas enfermedades. Los científicos llevaron a cabo cirugía invasiva en los cautivos, eliminando órganos para estudiar los efectos de la enfermedad sobre el cuerpo humano. Estas fueron practicadas mientras los pacientes estaban vivos, porque se creía que el proceso de descomposición afectaría los resultados. Entre los presos infectados y viviseccionados se encontraban hombres, mujeres, niños y lactantes.
- Las vivisecciones fueron también perpetradas en mujeres embarazadas, algunas veces preñadas por los mismos doctores, y los fetos eran extraídos.
- Las extremidades de los prisioneros eran amputadas con el fin de estudiar la pérdida de sangre.
- Estos miembros quitados fueron algunas veces vueltos a unir del lado contrario del cuerpo.
- Otras veces las extremidades de los prisoneros eran congeladas y amputadas, mientras otros miembros eran congelados y después descongelados para analizar los efectos de la gangrena y la putrefacción resultantes sin tratamiento.
- A algunos prisioneros se les extrajo quirúrgicamente el estómago y se les ligó el esófago a los intestinos.
- Partes del cerebro, pulmones, hígado, etc., fueron extirpadas de algunos prisioneros.
- Se usaron blancos humanos para probar granadas puestas a varias distancias y en diferentes posiciones.
- Se pusieron a prueba lanzallamas sobre humanos.
- Personas fueron atadas a postes y usadas como blancos para probar bombas de gérmenes, armas químicas y bombas explosivas.
- Los prisioneros eran inyectados con sueros contaminados con agentes patógenos, aparentando ser vacunas, para estudiar sus efectos.
- Para investigar las repercusiones de enfermedades sexuales sin tratamiento, prisioneros masculinos y femeninos fueron deliberadamente infectados con sífilis y gonorrea vía estupro, siendo después estudiados.
- Los presos eran infestados con pulgas con el fin de adquirir grandes cantidades de pulgas transmisoras a efectos de analizar la viabilidad de una guerra biológica.
- Parásitos, ropa infectada y provisiones contaminadas fueron lanzadas dentro de bombas sobre varios objetivos. Las resultantes epidemias de cólera, ántrax y peste bubónica fueron resposables de haber matado alrededor de 400,000 chinos.
- El escuadrón 731 y sus unidades afiliadas (escuadrón 1644, escuadrón 100 etc.), sobrepasaron la fase de "prueba" de armas biológicas y llevaron a cabo ataques biológicos en contra del pueblo chino (tanto civiles como soldados), durante el transcurso de la Segunda Guerra Mundial. Pulgas infectadas de peste fueron criadas en las instalaciones del laboratorio del escuadrón 731 y el escuadrón 1644, siendo diseminadas por aviones sobre localidades chinas habitadas, tal como la ciudad costera de Ningbo en 1940 y la ciudad de Changde en 1941. Este rociado aero-militar resultó en epidemias humanas de peste bubónica que mató a miles de civiles chinos.
- Tularemia experimentada con civiles chinos
- Algunos prisioneros fueron colgados cabeza abajo para observar cuánto tiempo les tomaría asfixiarse,
- A otros les fue inyectado aire en las arterias para determinar el tiempo que tardaban en mostrar los síntomas iniciales de una embolia.
- A algunos cautivos se les inyectó orina de caballo dentro de sus riñones.
- Otros fueron privados de alimentos y agua para precisar la duración de tiempo hasta la muerte.
- Otros presos fueron situados dentro de cámaras de vacío hasta que morían.
- Otros tantos fueron expuestos a temperaturas extremas desarrollando congelamiento, siendo analizado cuánto duraba el cuerpo humano sobreviviendo con tal tormento, además de determinar los efectos de la putrefacción y la gangrena sobre la carne humana.
- Algunos experimentos fueron realizados para definir la relación entre la temperatura, quemaduras y supervivencia humana.
- Unos cuantos prisioneros fueron puestos dentro de centrífugas, haciéndolos girar hasta morir.
- Sangre animal fue inyectada en algunos otros, estudiando los efectos de esta acción.
- Algunos cautivos fueron irradiados con dosis letales de rayos X.
- En cámaras de gases fueron probadas varias armas químicas, usando siempre personas.
- Fueron inyectadas burbujas de aire en el flujo sanguíneo de otros prisioneros para simular una apoplejía.
- También se inyectó agua de mar en otros tantos cautivos para determinar si podía servir como sustituto de la solución salina.
Los científicos japoneses realizaron pruebas sobre los prisioneros centrándose en torno a la peste bubónica, cólera, viruela, botulismo y otras enfermedades.
Estos experimentos indujeron al desarrollo de la bomba bacilar defoliante y la bomba de parásitos, usada para esparcir la peste bubónica. Algunas de estas bombas fueron diseñadas con cuerpos de cerámica (porcelana), una idea propuesta por Ishii Shiro en 1938.
Estas bombas posibilitaron a los soldados japoneses el lanzar ataques biológicos, contaminando los cultivos, embalses, manantiales y otras áreas con ántrax, pulgas infectadas de peste, tifoidea, disentería, cólera y otros agentes patógenos mortales.
Además de esto, provisiones de alimentos contaminados y hasta ropa fueron dejados caer desde aeronaves dentro de áreas de China no ocupadas por las fuerzas militares japonesas.
Las operaciones y los experimentos continuaron hasta el final de la guerra. Shiro Ishii tenía el deseo de utilizar las armas biológicas en el conflicto del Pacífico desde mayo de 1944, pero sus tentativas fracasaron en varias ocasiones por la pobre formulación de planes y la intervención aliada. Con la invasión rusa de Manchukuo y Mengjiang en agosto de 1945, la unidad tuvo que abandonar su trabajo de prisa. Los miembros y sus familias huyeron a través de Manchuria y China para volver a Japón.
Ishii ordenó a cada integrante del grupo a “llevar el secreto hasta la tumba,” amenazando con encontrarles si fallaban e impidiendo a cualquiera que trabajase en puestos públicos en Japón. Frascos con cianuro de potasio fueron repartidos para emplearse en caso de que capturaran al personal restante.
Los encargados de confianza de las tropas japonesas de Ishii dinamitaron las instalaciones en los días finales de la guerra para destruir la evidencia de sus actividades, pero la mayoría estaban tan bien construidas que sobrevivieron un tanto indemnes, quedando como testimonio de lo que sucedió allí.
Después de que Japón se rindiera a los aliados en 1945, Douglas MacArthur se convirtió en comandante supremo de las fuerzas aliadas, reconstruyendo Japón durante la ocupación aliada.
Muchos de los científicos implicados en el escuadrón 731, continuaron con sus prominentes carreras en política, educación, negocios y medicina. Algunos fueron arrestados por las fuerzas soviéticas y procesados en los juicios sobre crímenes de guerra de Jabárovsk; otros que se rindieron a los estadounidenses, les fue otorgada amnistía a cambio de acceder a la información recopilada por estos.
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