Как опытный геймер, который провел бесчисленные часы, перемещаясь по лабиринтам миров видеоигр, таких как «The Sims» и «Civilization», я не могу не провести параллели между виртуальными мирами, которые я исследовал, и этим захватывающим открытием ксеноботов и антропоботов. Точно так же, как мы, геймеры, находим радость, наблюдая за метаморфозой пикселей в процветающие города или сложные экосистемы, так и эти клетки, похоже, обладают врожденной способностью трансформироваться за пределы их первоначального программирования.
Жизнь и смерть издавна считались полярными сущностями. Тем не менее, появление новых многоклеточных форм жизни, возникающих из клеток умершего организма, представляет собой интригующую «третью стадию», которая выходит за рамки общепринятых границ между жизнью и смертью.
Вообще говоря, ученые определяют смерть как постоянную остановку общего функционирования организма. Тем не менее, такие примеры, как донорство органов, показывают, что отдельные органы, ткани и клетки могут сохранять свою функциональность даже после смерти организма. Эта долговечность заставляет нас задуматься: какие конкретные механизмы позволяют определенным клеткам продолжать функционировать после смерти организма?
Наша работа как исследователей включает изучение изменений, происходящих внутри организмов после их гибели. В недавней статье, которую мы опубликовали, мы объясняем, как определенные клетки могут претерпевать удивительные трансформации при снабжении необходимыми питательными веществами, кислородом, электрическими сигналами (биоэлектричество) или химическими индикаторами (биохимические сигналы). Эти трансформированные клетки могут после смерти развиться в совершенно новые многоклеточные организмы, демонстрирующие уникальные функции.
Жизнь, смерть и появление чего-то нового
Третье состояние открывает уникальный взгляд на то, как мы обычно воспринимаем поведение клеток. Например, процесс превращения гусеницы в бабочку или превращения головастика в лягушку — это хорошо известные переходные процессы в развитии. Однако не так уж много случаев, когда организмы претерпевают изменения, которые не запрограммированы генетически. Опухоли, выращенные в лаборатории органоиды и клетки, подобные HeLa, которые могут непрерывно делиться в чашке Петри, не относятся к третьему состоянию, поскольку они не приобретают новых функций.
В лабораторных условиях ученые обнаружили, что клетки кожи, взятые из мертвых эмбрионов лягушек, могут приспосабливаться к новой среде и образовывать многоклеточные существа, известные как ксеноботы. Удивительно, но эти искусственные организмы продемонстрировали поведение, выходящее за рамки их первоначальных биологических функций. Например, они используют свои реснички, похожие на крошечные волоски, для навигации и передвижения в окружающей среде – функцию, которую у живого эмбриона лягушки реснички обычно выполняют для перемещения слизи.
Ксеноботы обладают необычной способностью к самовоспроизведению, известной как кинематическое самовоспроизведение, что, по сути, означает, что они могут воспроизводить свою структуру и функции, не увеличиваясь в размерах. Это отличается от типичных методов репликации, которые влекут за собой рост внутри или на теле организма.
Исследователи обнаружили, что отдельные клетки легких человека могут спонтанно организовываться в миниатюрные самоуправляемые организмы, напоминающие роботов (антроботов). Эти антропоботы демонстрируют уникальное поведение и структуру, не похожую ни на одну из виденных ранее. Они не только обладают способностью перемещаться по окружающей среде, но также обладают замечательной способностью исцелять себя и даже восстанавливать поврежденные нейронные клетки, находящиеся в непосредственной близости.
Эти результаты в совокупности доказывают адаптируемую природу клеточных структур, подразумевая, что они могут изменяться способами, которые не являются строго ограниченными или предсказуемыми. Кроме того, третий этап подразумевает, что гибель организмов может оказать существенное влияние на то, как жизнь претерпевает трансформацию из поколения в поколение.
Посмертные условия
Различные элементы играют решающую роль в определении того, продолжают ли определенные клетки и ткани жить и выполнять свои функции даже после гибели организма. Эти факторы включают окружающие условия, клеточный метаболизм и методы, используемые для сохранения.
Различные типы клеток имеют разную продолжительность жизни после смерти организма. Например, у людей лейкоциты обычно выживают в течение 60–86 часов после смерти организма. И наоборот, клетки скелетных мышц у мышей могут регенерировать примерно через две недели после смерти. Кроме того, клетки фибробластов, полученные от овец и коз, можно поддерживать в культуре в течение месяца или около того после смерти.
Уровень метаболической активности существенно влияет на способность клетки сохраняться и выполнять свои функции. Клетки, которым требуется постоянное и значительное снабжение энергией для выполнения своих задач, труднее культивировать по сравнению с клетками с меньшими потребностями в энергии. Такие методы, как криоконсервация, могут помочь сохранить функциональность образцов тканей, таких как костный мозг, аналогично источникам живых доноров.
На выживаемость клеток и тканей во многом влияют их встроенные механизмы. Например, ученые заметили повышение активности генов, связанных со стрессом и иммунитетом, после смерти организма, предположительно как средство противодействия нарушению баланса или гомеостаза. Кроме того, такие факторы, как травма, инфекция и течение времени после смерти, могут существенно повлиять на долговечность тканей и клеток.
Как внимательный наблюдатель научных достижений, я не могу не заметить, как такие факторы, как возраст, состояние здоровья, биологический пол и видовой тип, существенно влияют на посмертную местность, по которой мы пытаемся ориентироваться. Это становится особенно очевидным, когда мы решаем сложную задачу культивирования и трансплантации островковых клеток, продуцирующих инсулин, от доноров реципиентам, страдающим диабетом.
До сих пор неясно, как эти клеточные переменные позволяют определенным клеткам продолжать функционировать даже после смерти организма. Одна из идей заключается в том, что за это могут быть ответственны сложные электрические цепи, состоящие из специализированных каналов и насосов внутри клеточных мембран. Эти цепи производят электрические сигналы, облегчая связь между клетками и позволяя им выполнять определенные задачи, такие как рост и движение. Следовательно, эти действия формируют структуру организма, к которому они принадлежат.
Неясно, в какой степени различные клетки могут изменить форму после смерти. Предыдущие исследования показали, что определенные гены, связанные с реакцией на стресс, иммунитетом и генетическими модификациями, становятся активными после смерти у мышей, рыбок данио и людей. Эта активация намекает на широкую способность к трансформации нескольких типов клеток.
Последствия для биологии и медицины
Помимо предоставления свежего взгляда на адаптацию клеток, третий этап также открывает возможности для инновационных методов лечения.
Как дальновидный энтузиаст, я хотел бы подчеркнуть интригующую концепцию: мою собственную биологическую материю можно использовать для создания антропоботов, предназначенных для доставки лекарств, не вызывая неожиданной иммунной реакции. Эти искусно созданные антроботы после введения в организм могут иметь потенциал для уничтожения артериальных бляшек у пациентов с атеросклерозом и контроля чрезмерного выделения слизи у тех, кто борется с муковисцидозом.
Примечательно, что эти многоклеточные существа обладают ограниченной продолжительностью жизни и органически распадаются в течение четырех-шести недель. Этот встроенный механизм самоуничтожения помогает сдерживать распространение потенциально вредных клеток.
Разработка более четкой картины того, как определенные клетки могут сохраняться и трансформироваться в многоклеточные структуры даже после смерти организма, может проложить путь к прогрессу в персонализированном и превентивном здравоохранении.
Смотрите также
- С днем рождения, Энн Хэтэуэй: 6 неизвестных фактов об актрисе «Дьявол носит Prada», когда ей исполняется 42 года
- Джон Стамос выразил поддержку Дэйву Кулиеру после того, как последнему поставили диагноз «рак»: «Через все это»
- Слухи – ТРЕЙЛЕР
- Бриджит Джонс без ума от мальчика – ТРЕЙЛЕР
- Этот неистовый носорог «Гладиатор II» и дрожжевые бабуины…
- Trainspotting – стальная книга 4K UHD/BLU-RAY
- «Разница в этом…»: «Дюна»: звезды «Пророчества» Оливия Уильямс и Эмили Уотсон о сходстве сериала HBO с «Игрой престолов»
- Любитель – ТРЕЙЛЕР
- Шэрон Стоун, Шер и другие голливудские звезды настаивают на выезде из США на фоне поражения Камалы Харрис из-за Дональда Трампа
- Xbox только что анонсировал новый портативный компьютер, но есть загвоздка
2024-09-15 18:58