7617 Bioboti pochází z buněk mrtvých organismů A. Noble - Pozhitkov
[ Ezoterika ] 2024-09-12
Bioboti pochází z buněk mrtvých organismů - Posouvají hranice života, smrti a medicíny
Bioboti
Jednoho dne by mohl být navržen pro dodávání léků a čistění arteriálního plaku. Kriegman et al. 2020 PNAS, CC BY-SA
Život a smrt jsou tradičně vnímány jako protiklady, ale vznik nových mnohobuněčných forem života z buněk mrtvého organismu zavádí "třetí stav", který leží za tradičními hranicemi života a smrti. Vědci se obvykle domnívají, že smrt je nevratné zastavení fungování organismu jako celku. Praktiky, jako je dárcovství orgánů, však zdůrazňují, jak mohou orgány, tkáně a buňky fungovat i po zániku organismu. Tato odolnost vyvolává otázku: Jaké mechanismy umožňují určitým buňkám pokračovat v práci i po smrti organismu? Jsme vědci, kteří zkoumají, co se děje v organismech poté, co zemřou. V našem nedávno publikovaném přehledu popisujeme, jak určité buňky - když jsou jim poskytnuty živiny, kyslík, bioelektřina, nebo biochemické podněty - mají schopnost se po smrti přeměnit na mnohobuněčné organismy s novými funkcemi.
Život, smrt a vznik něčeho nového
Třetí stav zpochybňuje způsob, jakým vědci obvykle chápou chování buněk. Zatímco metamorfování housenek v motýly, nebo pulce vyvíjející se v žáby mohou být známými vývojovými transformacemi, existuje jen málo případů, kdy se organismy mění způsoby, které nejsou předem určeny. Nádory, organoidy a buněčné linie, které se mohou neomezeně dělit v Petriho misce, jako jsou HeLa buňky, nejsou považovány za součást třetího stavu, protože se u nich nevyvíjí nové funkce. Vědci však zjistili, že: Kožní buňky extrahované z embryí mrtvých žab se dokázaly přizpůsobit novým podmínkám Petriho misky v laboratoři a spontánně se reorganizovaly do mnohobuněčných organismů nazývaných xenoboty. Tyto organismy vykazovaly chování, které dalece přesahovalo jejich původní biologické role. Konkrétně tito xenoboti používají své řasinky - malé struktury podobné vlasům - k navigaci a pohybu ve svém okolí, zatímco v živém žabím embryu se řasinky obvykle používají k pohybu hlenu.
Xenoboti se mohou pohybovat, léčit a interagovatse svým prostředím samostatně. Xenoboti jsou také schopni provádět kinematickou sebereplikaci, což znamená, že mohou fyzicky replikovat svou strukturu a funkci, aniž by rostli. To se liší od běžnějších replikačních procesů, které zahrnují růst v těle organismu, nebo na něm. Vědci také zjistili, že osamělé lidské plicní buňky se mohou samy sestavit do miniaturních mnohobuněčných organismů, které se mohou pohybovat. Tito anthroboti se chovají a jsou strukturováni novými způsoby. Jsou schopny se nejen orientovat ve svém okolí, ale také opravovat sebe i poraněné neuronové buňky umístěné poblíž. Dohromady tato zjištění demonstrují inherentní plasticitu buněčných systémů a zpochybňují myšlenku, že buňky a organismy se mohou vyvíjet pouze předem určenými způsoby. Třetí stav naznačuje, že smrt organismu může hrát významnou roli v tom, jak se život v průběhu času proměňuje.
Diagram A znázorňuje anthrobota. Postaví most přes poškrábaný neuron v průběhu tří dnů. Ve schématu B je "překlenutí" zvýrazněno zeleně. Gumuskaya et al. 2023 Pokročilá věda, CC BY-SA
Posmrtné podmínky
Několik faktorů ovlivňuje, zda určité buňky a tkáně mohou přežít a fungovat poté, co organismus zemře. Patří mezi ně,
- podmínky prostředí
- metabolická aktivita
- konzervační techniky
-
Různé typy buněk mají různou dobu přežití. Například u lidí bílé krvinky odumírají mezi 60 a 86 hodinami po smrti organismu. U myší mohou být buňky kosterního svalstva znovu vypěstovány po 14 dnech po pitvě, zatímco fibroblastové buňky z ovcí a koz mohou být kultivovány až měsíc, nebo tak nějak postmortálně. Metabolická aktivita hraje důležitou roli v tom, zda buňky mohou nadále přežívat a fungovat. Aktivní buňky, které vyžadují nepřetržitý a značný přísun energie k udržení své funkce, se kultivují obtížněji než buňky s nižšími energetickými nároky. Konzervační techniky, jako je kryokonzervace, mohou umožnit, aby vzorky tkáně, jako je kostní dřeň, fungovaly podobně jako vzorky živých dárců. Inherentní mechanismy přežití také hrají klíčovou roli v tom, zda buňky a tkáně žijí dál.
Vědci pozorovali významné zvýšení aktivity genů souvisejících se stresem a genů souvisejících s imunitou po smrti organismu, což pravděpodobně kompenzuje ztrátu homeostázy.
Navíc významně ovlivňují životaschopnost tkání a buněk faktory jako
- trauma
- nákaza
- doba, která uplynula od smrti,
Různé typy buněk mají různé schopnosti pro přežití, včetně bílých krvinek.
Faktory jako např.
- věk
- zdraví
- pohlaví
- druh
To je vidět na výzvě kultivace a transplantace metabolicky aktivních buněčných ostrůvků, které produkují inzulín ve slinivce břišní, od dárců k příjemcům. Vědci se domnívají, že autoimunitní procesy, vysoké náklady na energii a degradace ochranných mechanismů by mohly být příčinou mnoha selhání transplantací ostrůvků. Jak souhra těchto proměnných umožňuje určitým buňkám pokračovat ve fungování po smrti organismu, zůstává nejasné.
Jednou z hypotéz je, že specializované kanály a čerpadla zabudovaná do vnějších membrán buněk slouží jako složité elektrické obvody. Tyto kanály a pumpy generují elektrické signály, které umožňují buňkám vzájemně komunikovat a vykonávat specifické funkce, jako je růst a pohyb, a formovat strukturu organismu, který tvoří. Rozsah, v jakém mohou různé typy buněk po smrti projít transformací, je také nejistý. Předchozí výzkum zjistil, že specifické geny zapojené do stresu, imunity a epigenetické regulace jsou aktivovány po smrti u myší, zebřiček a lidí, což naznačuje rozšířený potenciál pro transformaci mezi různými typy buněk.
Důsledky pro biologii a medicínu
Třetí stav nabízí nejen nové pohledy na přizpůsobivost buněk. Nabízí také vyhlídky na nové způsoby léčby. Například anthroboti by mohli být získáváni z živé tkáně jednotlivce, aby mohli dodávat léky, aniž by vyvolali nežádoucí imunitní reakci. Upravené anthroboty injekčně vstříknuté do těla by mohly potenciálně rozpustit arteriální plak u pacientů s aterosklerózou a odstranit přebytečný hlen u pacientů s cystickou fibrózou. Důležité je, že tyto mnohobuněčné organismy mají omezenou délku života, přirozeně se rozkládají po čtyřech až šesti týdnech. Tento "kill switch" zabraňuje růstu potenciálně invazivních buněk. . . Lepší pochopení toho, jak některé buňky nadále fungují a metamorfují se v mnohobuněčné entity nějakou dobu po zániku organismu, je příslibem pro pokrok v personalizované a preventivní medicíně.
