"Третье состояние", или научное объяснение существования зомби

Жизнь и смерть традиционно рассматриваются как противоположности. Но новые многоклеточные формы жизни из клеток мертвого организма вводят "третье состояние", которое лежит за традиционными границами жизни и смерти.

Смерть с научной точки зрения - это необратимая остановка работы организма в целом. Но даже после гибели организма отдельные его органы и клетки еще могут продолжать функционировать, например, при донорстве. Это поднимает вопрос какие механизмы позволяют определенным клеткам продолжать работать после смерти организма?

В природе есть несколько примеров, когда отдельные клетки после смерти могут трансформироваться в многоклеточные организмы с новыми функциями при условии обеспечения их питательными веществами, кислородом, биоэлектричеством или биохимическими сигналами.

Например, ксеноботы — синтетические организмы, созданные в 2020 году учеными из университетов Вермонта и Тафтса в США. Эти биороботы состоят из клеток кожи и сердечной мышцы, полученных из стволовых клеток эмбрионов шпорцевой лягушки. Недавние исследования показали, что ксеноботы способны осуществлять кинематическую саморепликацию, что означает, что они могут физически воспроизводить свою структуру и функции без роста. Они находят в окружающей среде подходящие стволовые клетки и группируют их, чтобы создать новых ксеноботов.

В другом исследовании ученые обнаружили, что одиночные клетки легких человека могут самоорганизовываться в миниатюрные многоклеточные организмы, которые способны передвигаться. Эти антропороботы ведут себя по-новому и имеют новую структуру. 

^{На диаграмме А показан антропобот, построивший мост через поцарапанный нейрон за 3 дня. На диаграмме В "стежок" выделен зеленым цветом в конце третьего дня. Фото: Gumuskaya et al. 2023/Advanced Science, CC BY-SA}

Разные типы клеток имеют разное время выживания. Например, у людей лейкоциты умирают за 60-86 часов после смерти организма. У мышей клетки скелетных мышц могут отрастать заново через 14 дней после смерти, а клетки фибробластов от овец и коз можно культивировать в течение месяца после смерти.

Метаболическая активность также играет важную. Активные клетки, которым требуется непрерывный и существенный приток энергии для поддержания их функций, сложнее культивировать, чем клетки с более низкими энергетическими потребностями. 

В совокупности эти результаты демонстрируют присущую клеточным системам пластичность и бросают вызов идее о том, что клетки и организмы могут эволюционировать только заранее определенными путями. Третье состояние предполагает, что смерть организма может играть значительную роль в том, как жизнь трансформируется с течением времени. Оно не только позволяет по-новому взглянуть на адаптивность клеток, но также открывает перспективы для новых методов лечения.

Например, антропороботы могут быть получены из живой ткани человека для доставки лекарств, не вызывая нежелательного иммунного ответа. Инженерные антропоботы, вводимые в организм, потенциально могут растворять артериальные бляшки у пациентов с атеросклерозом и удалять избыток слизи у пациентов с муковисцидозом.

Важно отметить, что эти многоклеточные организмы имеют конечную продолжительность жизни, естественным образом деградируя через четыре-шесть недель. Этот "переключатель уничтожения" предотвращает рост потенциально инвазивных клеток.