Tradicionalmente, la vida y la muerte se consideran opuestas. Sin embargo, el surgimiento de nuevas formas de vida multicelulares a partir de las células de un organismo muerto introduce un “tercer estado” que está más allá de los límites tradicionales de la vida y la muerte.
Por lo general, los científicos consideran que la muerte es la parada irreversible del funcionamiento de un organismo En general, la donación de órganos es una actividad que pone de relieve cómo los órganos, tejidos y células pueden seguir funcionando incluso después de la muerte de un organismo. Esta resiliencia plantea la pregunta: ¿qué mecanismos permiten que ciertas células sigan funcionando después de la muerte de un organismo?
Somos investigadores que Investigar lo que sucede dentro organismos después de morir. En nuestro Reseña publicada recientementedescribimos cómo ciertas células, cuando se les proporcionan nutrientes, oxígeno, bioelectricidad o señales bioquímicas, tienen la capacidad de transformarse en organismos multicelulares con nuevas funciones después de la muerte.
Vida, muerte y surgimiento de algo nuevo.
El tercer estado desafía la manera en que los científicos suelen entender el comportamiento celular. Si bien las orugas que se metamorfosean en mariposas o los renacuajos que evolucionan en ranas pueden ser transformaciones de desarrollo familiares, hay pocos casos en los que los organismos cambian de maneras que no están predeterminadas. Tumores, organoidesy líneas celulares que pueden dividirse indefinidamente en una placa de Petri, como Células HeLano se consideran parte del tercer estado porque no desarrollan nuevas funciones.
Sin embargo, los investigadores descubrieron que las células de la piel extraídas de embriones de ranas muertas pudieron adaptarse a las nuevas condiciones de una placa de Petri en un laboratorio, reorganizándose espontáneamente en organismos multicelulares. llamados xenobotsEstos organismos exhibieron comportamientos que van mucho más allá de sus funciones biológicas originales. En concreto, estos xenobots utilizan sus cilios (pequeñas estructuras similares a pelos) para orientarse y moverse por su entorno, mientras que en un embrión de rana vivo, los cilios se utilizan normalmente para mover la mucosidad.
Los xenobots pueden moverse, curarse e interactuar con su entorno por sí solos.
Los xenobots también pueden realizar autorreplicación cinemáticalo que significa que pueden replicar físicamente su estructura y función sin crecer. Esto difiere de los procesos de replicación más comunes que implican el crecimiento dentro o sobre el cuerpo del organismo.
Los investigadores también han descubierto que las células pulmonares humanas solitarias pueden autoensamblarse y formar organismos multicelulares en miniatura que pueden moverse. Estos antrobots Se comportan y estructuran de nuevas maneras. No solo son capaces de orientarse en su entorno, sino también de repararse a sí mismos y a las neuronas dañadas que se encuentran cerca.
En conjunto, estos hallazgos demuestran la plasticidad inherente de los sistemas celulares y desafían la idea de que las células y los organismos pueden evolucionar solo de maneras predeterminadas. El tercer estado sugiere que la muerte de los organismos puede desempeñar un papel importante en la forma en que la vida se transforma con el tiempo.
Condiciones post mortem
Varios factores influyen Si ciertas células y tejidos pueden sobrevivir y funcionar después de que un organismo muere. Esto incluye las condiciones ambientales, la actividad metabólica y las técnicas de conservación.
Los distintos tipos de células tienen distintos tiempos de supervivencia. Por ejemplo, en los humanos, glóbulos blancos mueren entre 60 y 86 horas después de la muerte del organismo. En ratones, células del músculo esquelético pueden volver a crecer después de 14 días post mortem, mientras que las células de fibroblastos de oveja y cabras Puede cultivarse hasta aproximadamente un mes después de la muerte.
La actividad metabólica juega un papel importante para que las células puedan seguir sobreviviendo y funcionando. Células activas Las células que requieren un aporte continuo y sustancial de energía para mantener su función son más difíciles de cultivar que las células con menores requerimientos energéticos. Técnicas de conservación como la criopreservación Puede permitir que muestras de tejido, como la médula ósea, funcionen de manera similar a las de fuentes de donantes vivos.
Mecanismos de supervivencia inherentes También desempeñan un papel clave en la supervivencia de las células y los tejidos. Por ejemplo, los investigadores han observado un aumento significativo de la actividad de Genes relacionados con el estrés y genes relacionados con el sistema inmunológico después de la muerte del organismo, probablemente para compensar la pérdida de homeostasisAdemás, factores como trauma, infección y el tiempo transcurrido desde la muerte afectar significativamente la viabilidad de los tejidos y las células.
Factores como la edad, la salud, el sexo y el tipo de especie también configuran el panorama post mortem. Esto se ve en el desafío que supone cultivar y trasplantar. células de los islotes metabólicamente activasque producen insulina en el páncreas, de donantes a receptores. Los investigadores creen que los procesos autoinmunes, los altos costos de energía y la degradación de los mecanismos de protección podrían ser la razón detrás de muchos fracasos de trasplantes de islotes.
No está claro cómo la interacción de estas variables permite que ciertas células sigan funcionando después de que un organismo muere. Una hipótesis es que los canales y bombas especializados incrustados en las membranas externas de las células sirven como circuitos eléctricos intrincadosEstos canales y bombas generan señales eléctricas que permiten a las células comunicarse entre sí y ejecutar funciones específicas como el crecimiento y el movimiento, dando forma a la estructura del organismo que forman.
También es incierto hasta qué punto los distintos tipos de células pueden sufrir transformaciones después de la muerte. Investigaciones anteriores han descubierto que genes específicos implicados en el estrés, la inmunidad y regulación epigenética se activan después de la muerte en ratones, pez cebray la gentelo que sugiere un potencial generalizado de transformación entre diversos tipos de células.
Implicaciones para la biología y la medicina
El tercer estado no sólo ofrece nuevos conocimientos sobre la adaptabilidad de las células, sino que también ofrece perspectivas para nuevos tratamientos.
Por ejemplo, Se podrían obtener antropobots A partir de tejido vivo de un individuo se pueden administrar medicamentos sin desencadenar una respuesta inmunitaria no deseada. Los robots antropogénicos diseñados que se inyectan en el cuerpo podrían disolver la placa arterial en pacientes con aterosclerosis y eliminar el exceso de mucosidad en pacientes con fibrosis quística.
Es importante destacar que estos organismos multicelulares tienen una vida útil finita y se degradan naturalmente después de… De cuatro a seis semanasEste “interruptor de seguridad” impide el crecimiento de células potencialmente invasivas.
Una mejor comprensión de cómo algunas células continúan funcionando y se metamorfosean en entidades multicelulares algún tiempo después de la muerte de un organismo es prometedora para el avance de la medicina personalizada y preventiva.
Este artículo fue publicado originalmente en La conversación por Peter A. Noble en la Universidad de Washington y Alex Pozhitkov en la Escuela de Posgrado en Ciencias Biológicas Irell & Manella en City of Hope. Lea el Artículo original aquí.
