Biorobots, kas ir radīts no miruša organisma šūnām2

Dzīve, nāve un kaut kā jauna parādīšanās

Trešais stāvoklis izaicina to, kā zinātnieki parasti izprot ar šūnu uzvedību. Lai gan kāpuri, kas pārtop tauriņos, vai kurkuļi, kas pārvēršas par vardēm, var būt zināmi attīstības pārveidojumi, ir daži gadījumi, kad organismi mainās tādos veidos, kas nav iepriekš noteikti. Audzēji, organoīdi un šūnu līnijas, kas var neierobežoti dalīties Petri trauciņā, piemēram, HeLa šūnas, netiek uzskatītas par trešā stāvokļa daļu, jo tās neattīsta jaunas funkcijas.

Tomēr pētnieki atklāja, ka ādas šūnas, kas iegūtas no mirušiem varžu embrijiem, spēja pielāgoties jaunajiem Petri trauciņa apstākļiem laboratorijā, spontāni reorganizējoties daudzšūnu organismos, ko sauc par ksenobotiem. Šie organismi demonstrēja uzvedību, kas pārsniedz to sākotnējās bioloģiskās lomas. Konkrētāk, šie ksenoboti izmanto savas skropstas — mazas, matiem līdzīgas struktūras, lai pārvietotos pa apkārtni, savukārt dzīvā vardes embrijā skropstas parasti tiek izmantotas gļotu pārvietošanai.

Ksenoboti spēj arī veikt kinemātisku pašreplikāciju, kas nozīmē, ka tie var fiziski atkārtot savu struktūru un funkcijas, bez augšanas. Tas atšķiras no biežāk sastopamajiem replikācijas procesiem, kas ietver augšanu organisma ķermenī vai uz tā.

Pētnieki ir arī atklājuši, ka atsevišķas cilvēka plaušu šūnas var patstāvīgi apvienoties miniatūros daudzšūnu organismos, kas var pārvietoties. Šie antroboti uzvedas un ir strukturēti jaunā veidā. Viņi ne tikai spēj orientēties apkārtnē, bet arī salabot gan sevi, gan tuvumā esošās ievainotās neironu šūnas.

Kopumā šie atklājumi parāda šūnu sistēmu raksturīgo plastiskumu un apstrīd ideju, ka šūnas un organismi var attīstīties tikai iepriekš noteiktos veidos. Trešais stāvoklis liecina, ka organisma nāvei var būt nozīmīga loma dzīves pārveidošanā laika gaitā.

Pēcnāves apstākļi

Vairāki faktori ietekmē to, vai noteiktas šūnas un audi var izdzīvot un funkcionēt pēc organisma nāves. Tie ietver vides apstākļus, vielmaiņas aktivitāti un saglabāšanas metodes.

Dažādiem šūnu veidiem ir atšķirīgs izdzīvošanas laiks. Piemēram, cilvēkiem baltās asins šūnas mirst no 60 līdz 86 stundām pēc organisma nāves. Pelēm skeleta muskuļu šūnas var ataugt 14 dienas pēc nāves, savukārt aitu un kazu fibroblastu šūnas var kultivēt līdz apmēram mēnesim pēcnāves.

Metaboliskajai aktivitātei ir liela nozīme, lai šūnas varētu turpināt izdzīvot un funkcionēt. Aktīvās šūnas, kurām nepieciešama nepārtraukta un ievērojama enerģijas piegāde, lai saglabātu savu funkciju, ir grūtāk kultivēt nekā šūnas ar zemākām enerģijas prasībām. Saglabāšanas metodes, piemēram, kriokonservēšana, var ļaut audu paraugiem, piemēram, kaulu smadzenēm, darboties līdzīgi kā dzīviem donoriem.

Raksturīgajiem izdzīvošanas mehānismiem ir arī galvenā loma, lai šūnas un audi dzīvotu tālāk. Piemēram, pētnieki ir novērojuši ievērojamu ar stresu saistīto gēnu un ar imūnsistēmu saistīto gēnu aktivitātes pieaugumu pēc organisma nāves, kas varētu kompensēt homeostāzes zudumu. Turklāt tādi faktori kā trauma, infekcija un laiks, kas pagājis kopš nāves, būtiski ietekmē audu un šūnu dzīvotspēju.

Tādi faktori kā vecums, veselība, dzimums un sugas veids vēl vairāk veido pēcnāves ainavu. Tas ir redzams izaicinājumā kultivēt un pārstādīt metaboliski aktīvas saliņu šūnas, kas ražo insulīnu aizkuņģa dziedzerī, no donoriem uz saņēmējiem. Pētnieki uzskata, ka autoimūnie procesi, augsts enerģijas patēriņš un aizsargmehānismu degradācija varētu būt daudzu transplantācijas neveiksmju iemesls.

Joprojām nav skaidrs, kā šo mainīgo lielumu mijiedarbība ļauj noteiktām šūnām turpināt funkcionēt pēc organisma nāves. Viena hipotēze ir tāda, ka specializēti kanāli un sūkņi, kas iestrādāti šūnu ārējās membrānās, kalpo kā sarežģītas elektriskās ķēdes. Šie kanāli un sūkņi ģenerē elektriskus signālus, kas ļauj šūnām sazināties savā starpā un veikt noteiktas funkcijas, piemēram, augšanu un kustību, veidojot to veidotā organisma struktūru.

Nav arī skaidrs, cik lielā mērā dažāda veida šūnas var transformēties pēc nāves. Iepriekšējie pētījumi atklāja, ka specifiski gēni, kas saistīti ar stresu, imunitāti un epiģenētisko regulējumu, tiek aktivizēti pēc nāves pelēm, zivīm un cilvēkiem, kas liecina par plašu transformācijas potenciālu starp dažādiem šūnu veidiem.