Обычно ученые рассматривают смерть как необратимую остановку функционирования организма в целом. Однако такие практики, как донорство органов, показывают, что органы, ткани и клетки могут продолжать функционировать даже после гибели организма. Такая устойчивость поднимает вопрос: какие механизмы позволяют определенным клеткам продолжать работать после гибели организма?
Эти зомби-подобные существа живут в «третьем состоянии» — за гранью жизни и смерти
Жизнь и смерть традиционно рассматриваются как противоположности. Но появление новых многоклеточных форм жизни из клеток мертвого организма вводит в нашу парадигму «третье состояние», лежащее за традиционными границами жизни и смерти.
Wikimedia
Как такое возможно?
В рамках нового исследования ученые описали, как определенные клетки, обеспеченные питательными веществами, кислородом, биоэлектричеством или биохимическими сигналами, способны после смерти трансформироваться в многоклеточные организмы с новыми функциями.
Жизнь, смерть и появление чего-то нового
Третье состояние бросает вызов тому, как ученые обычно понимают поведение клеток. Хотя гусеницы, превращающиеся в бабочек, или головастики, эволюционирующие в лягушек, могут быть привычными трансформациями в процессе развития, существует немного случаев, когда организмы изменяются не предопределенным образом. Опухоли, органоиды и клеточные линии, которые могут бесконечно делиться в чашке Петри не считаются частью третьего состояния, поскольку у них не развиваются новые функции.
Однако исследователи обнаружили, что клетки кожи, извлеченные из умерших эмбрионов лягушек, смогли адаптироваться к новым условиям в лабораторных условиях в чашке Петри, спонтанно преобразуясь в многоклеточные организмы, называемые ксеноботами.
Эти организмы демонстрировали поведение, выходящее далеко за рамки их первоначальных биологических функций. В частности, эти ксеноботы используют свои реснички — маленькие, похожие на волоски структуры — для навигации и перемещения в окружающей среде, в то время как у живого эмбриона лягушки реснички обычно используются для перемещения слизи.
Ксеноботы также способны к кинематической саморепликации, что означает, что они могут физически воспроизводить свою структуру и функции без роста. Это отличается от более распространенных процессов репликации, которые включают рост внутри организма или на его поверхности.
Исследователи также обнаружили, что отдельные клетки легких человека могут самостоятельно собираться в миниатюрные многоклеточные организмы, способные передвигаться. Эти антропороботы ведут себя по-новому и имеют новую структуру. Они способны не только ориентироваться в окружающей среде, но и восстанавливать как себя, так и поврежденные нейронные клетки, расположенные поблизости.
Взятые вместе, эти результаты демонстрируют врожденную пластичность клеточных систем и ставят под сомнение идею о том, что клетки и организмы могут эволюционировать только предопределенными путями. Третье состояние предполагает, что смерть организма может играть значительную роль в том, как меняется жизнь с течением времени.
Значение для биологии и медицины
Третье состояние не только позволяет по-новому взглянуть на способность клеток к адаптации. Оно также открывает перспективы для новых методов лечения.
Например, антропороботы могут быть получены из живой ткани человека для доставки лекарств, не вызывая нежелательного иммунного ответа. Если ввести их в организм, они потенциально могут растворять артериальные бляшки у пациентов с атеросклерозом и удалять избыток слизи у пациентов с муковисцидозом.
Важно отметить, что продолжительность жизни этих многоклеточных организмов ограничена, и они естественным образом разрушаются через четыре-шесть недель. Этот «защитный механизм» предотвращает рост потенциально инвазивных клеток.