Обычно под смертью подразумевают гибель целого организма. Однако практика показала, что это не всегда верно, например, при пересадке органов. Некоторые клетки не просто остаются живыми какое-то время, но и приобретают дополнительные способности, могут трансформироваться в многоклеточный организм с новыми свойствами. Ученые причислили их к особому типу структур — биоботам, а переходный период между смертью и новой жизнью назвали «третьим состоянием».
Науке многое известно о клетках, тканях и органах в живом организме, но почти ничего — в мертвом. Питер Нобль и Александр Пожитков из Университета Вашингтона в Сиэтле (США) давно занимаются этим вопросом. В 2016 году их препринт о танатотранскриптоме наделал много шуму. Исследователи показали на примере рыбок данио и мышей, что в течение 96 часов после смерти в организме экспрессируют тысячи генов, в том числе те, которые раньше «молчали».
В новом обзоре, опубликованном в журнале Physiology, издаваемым Американским физиологическим обществом, Нобль, Пожитков и их коллеги из американских университетов, включая создателя ксеноботов Майкла Левина, описали, как после гибели организма некоторые типы клеток при определенных условиях превращаются в многоклеточные организмы с новыми функциями. Это раздвигает границы жизни и смерти и предполагает существование «третьего состояния».
Ученые не считают «третьим состоянием» опухоли, органоиды, выращенные в чашках Петри, клеточные линии, такие как HeLa, потому что у них нет новых функций. В то же время клетки кожи, выделенные из погибшей лягушки, могут адаптироваться к новым условиям в чашке Петри и спонтанно собраться в многоклеточные организмы, названные ксеноботами. Их поведение не соответствует изначальной биологической роли. К примеру, они используют реснички для навигации и движения в среде. Ксеноботы способны к саморепликации, но без роста организма.
Еще пример. Одиночные клетки легкого человека могут собираться в крошечные многоклеточные организмы — антроботы. Они не только перемещаются, но и исправляют сами себя. А если рядом поместить поврежденные нейроны, то залечивают и их.
«Эти факты показывают пластичность, свойственную клеточным системам, и подвергают сомнению идею о том, что клетки и организмы развиваются по определенному плану. Третье состояние предполагает, что смерть организма может играть значительную роль в трансформации жизни со временем», — пояснили авторы статьи в заметке для издания The Conversation.
После смерти организма клетки и ткани функционируют еще какое-то время. Лейкоциты сохраняют активность от 60 до 86 часов, клетки скелетных мышц у мыши можно реанимировать и после двух недель посмертно, а фибробласты овцы и козы — до месяца.
Живучесть клеток зависит от среды, метаболической активности и методов консервации. Играют роль возраст, пол, биологический вид. Все это усложняет картину посмертной жизни. Недостаток информации приводит к неудачам при трансплантации панкреатических островковых клеток, вырабатывающих инсулин.
Что заставляет некоторые клетки функционировать после гибели организма, неясно. По одной из гипотез, дело в особых каналах и помпах, встроенных во внешнюю мембрану клеток. Они образуют сложные электрические цепи, которые позволяют клеткам общаться и выполнять необычные функции нового организма, такие как рост, движение. По мнению авторов обзора, биоботы открывают новые перспективы в медицине.