Некоторые клетки реорганизуются в живых «ботов» спустя долгое время после гибели организма. Исследователи называют это «третьим состоянием».
Когда мы думаем о смерти, мы представляем себе окончательный, необратимый конец. Но что, если смерть не так абсолютна, как кажется? Что, если некоторые части нас — наши клетки, наши ткани — продолжают бороться за выживание, даже после того, как наши сердца перестали биться? Войдите в болезненный, но увлекательный мир посмертной биологии.
Исследователи обнаружили, что некоторые клетки формируют новые многоклеточные структуры с функциями, которые бросают вызов их первоначальным биологическим ролям даже спустя долгое время после того, как организм, которому они когда-то принадлежали, умер. Они называют это «третьим состоянием» — явлением, балансирующим на тонкой грани между жизнью и смертью.
Результаты исследования ошеломляют и могут иметь глубокие последствия для медицины — от трансплантации органов до регенеративной терапии.
Третье состояние: жизнь после смерти
Исследователи под руководством Питера Нобла, доцента микробиологии в Университете Алабамы в Бирмингеме, провели обзор многочисленных ранее опубликованных исследований по посмертной биологии . Они пришли к выводу, что при правильных условиях клетки умерших организмов могут реорганизоваться в совершенно новые многоклеточные сущности. Эти сущности, известные как ксеноботы и антропоботы, демонстрируют поведение, далеко выходящее за рамки их изначальных биологических ролей.
Возьмем, к примеру, ксеноботов. Эти крошечные самоорганизующиеся организмы создаются из клеток кожи, извлеченных из мертвых эмбрионов лягушек. В чашке Петри эти клетки спонтанно реорганизуются в многоклеточные структуры, которые могут двигаться, исцеляться и взаимодействовать с окружающей средой. В отличие от ресничек у живых эмбрионов лягушек, которые обычно перемещают слизь, реснички у ксеноботов позволяют им перемещаться в окружающей среде. Еще более удивительно то, что ксеноботы могут воспроизводить свою структуру и функции без роста — процесс, известный как кинематическая саморепликация.
Аналогичным образом было замечено, что клетки легких человека самоорганизуются в антропоботов — миниатюрные многоклеточные организмы, способные перемещать и восстанавливать поврежденные нейронные клетки.
Такая пластичность открывает возможность того, что в будущем мы сможем использовать ее для восстановления поврежденных тканей или даже выращивания новых органов.
«Третье состояние бросает вызов тому, как ученые обычно понимают поведение клеток. Хотя гусеницы, превращающиеся в бабочек, или головастики, превращающиеся в лягушек, могут быть знакомыми трансформациями развития, есть несколько случаев, когда организмы изменяются способами, которые не предопределены. Опухоли, органоиды и клеточные линии, которые могут бесконечно делиться в чашке Петри, такие как клетки HeLa, не считаются частью третьего состояния, потому что они не развивают новые функции», — написали исследователи.
Некоторые клетки «не знают»
Основной целью этого исследования было изучение того, как клетки и ткани реагируют на смерть организма, которому они когда-то принадлежали.
«В жизни генетические и эпигенетические сети точно координируют экспрессию генов», — пишут авторы. «Однако большинство сетей терпят неудачу при смерти организма, хотя некоторые продолжают функционировать, несмотря на потерю целого».
Они обнаружили, что то, как человек умирает — быстро ли от травмы или медленно от продолжительной болезни — влияет на то, как реагируют его клетки. В случаях медленной смерти активируются определенные гены, связанные с выживанием и развитием.
«Кожа людей, которые уже перенесли медленную смерть, показывает индукцию генов путей развития», — отмечается в исследовании. «Эти гены работают с путями, которые регулируют рост клеток, восстановление и даже эмбриональное развитие».
Примечательно, что некоторые клетки, казалось, почти не знали, что хозяин умер. Фибробласты, тип клеток, обнаруженных в соединительной ткани, продолжали общаться друг с другом, как будто продолжая выполнять свои обычные функции.
«Фибробласты почти «не знают», что хозяин умер», — заметили исследователи. «Они продолжают работать и общаться».
Временное, но относительно длительное выживание этих клеток после смерти организма зависит от нескольких факторов. К ним относятся условия окружающей среды, метаболическая активность и даже методы консервации. Например, белые кровяные клетки у людей могут выживать до 86 часов после смерти. Между тем, клетки скелетных мышц у мышей восстанавливались даже через 14 дней после смерти. Методы криоконсервации могут продлить жизнеспособность тканей, таких как костный мозг, позволяя им функционировать аналогично живым донорским источникам.
Клетки с высокими энергетическими потребностями, такие как клетки островков поджелудочной железы, сложнее поддерживать в живых после смерти. Напротив, клетки с низкими энергетическими потребностями, такие как фибробласты овец и коз, можно культивировать в течение нескольких недель после смерти. Исследователи также наблюдали всплеск активности генов, связанных со стрессом и иммунитетом, после смерти. Вероятно, это реакция на потерю гомеостаза.
Третье состояние в медицине
Эти устойчивые клетки могли бы найти себе дорогу в новые методы лечения и захватывающие биотехнологические приложения. Например, антропоботы могли бы быть созданы из собственной ткани пациента для доставки лекарств без запуска иммунного ответа. Они могли бы растворять артериальные бляшки у пациентов с атеросклерозом или очищать от избытка слизи у пациентов с кистозным фиброзом. И поскольку эти многоклеточные организмы естественным образом разрушаются через четыре-шесть недель, они оснащены встроенным «выключателем», который не дает им стать инвазивными.
Понимание того, как клетки выживают после смерти, также может стать переломным моментом в трансплантации органов. В настоящее время окно для забора жизнеспособных органов узкое. Сердца и легкие должны быть пересажены в течение примерно четырех часов после изъятия у донора. Но это исследование предполагает, что при правильном вмешательстве это окно можно расширить.
Один из самых интригующих вопросов, поднятых в исследовании, заключается в том, сохраняется ли сознание после смерти. Хотя мозг очень чувствителен к нехватке кислорода, некоторые клетки мозга могут выживать без кислорода в течение нескольких часов. Исследователи ссылаются на исследования, показывающие, что всплески мозговой активности могут происходить до 80 минут после остановки сердца.
«Если гипоксические клетки мозга все еще живы, сохраняют ли организмы сознание?» — спрашивают авторы.
Исследование пациентов с остановкой сердца показало, что некоторые из них сообщали о ярких воспоминаниях и ощущениях во время клинической смерти.
Эти переживания включали в себя чувство отделения от тела, чувство движения к цели и переоценку жизни — то, что люди обычно называют «околосмертным опытом». Хотя научное сообщество по-прежнему разделилось во мнении о природе этих переживаний, результаты показывают, что традиционные критерии определения смерти, возможно, необходимо пересмотреть.
Оригинал статьи можно прочитать здесь.
Больше информации о самых интересных научных открытиях и удивительных исторических фактах читайте на нашем сайте «Совятня».
Интересные новости, советы по здоровью, ответы на популярные вопросы и цитаты великих ученых ищите в Telegram
