این ارگانیسم‌ها مرزهای زندگی، مرگ و پزشکی را جابه‌جا می‌کنند.
از دیرباز تا کنون، مرگ و زندگی به عنوان دو مفهوم متضاد با یکدیگر معرفی شده‌اند. با این حال، پیدایش اشکال حیات چند سلولی جدید از سلول‌های یک ارگانیسم مرده نشان‌دهنده «وضعیت سوم» است که فراتر از مرزهای متعارف مرگ و زندگی است.
به طور کلی، دانشمندان مرگ را به عنوان توقف دائمی همه عملکردهای بیولوژیکی در یک موجود زنده تعریف می‌کنند. با این وجود، اهدای اعضای بیماران مرگ مغزی ثابت می‌کند که اندام‌ها، بافت‌ها و سلول‌ها می‌توانند حتی پس از مرگ ارگانیسم نیز به انجام وظایف خود ادامه دهند. این برگشت‌پذیری یک سؤال مهم را مطرح می‌کند: چه مکانیسم‌هایی به این سلول‌ها اجازه می‌دهد تا پس از مرگ ارگانیسم به کار خود ادامه دهند؟
گروه تحقیقاتی ما به بررسی پدیده‌هایی که پس از مرگ موجودات زنده رخ می‌دهد، می‌پردازد. آخرین تحقیق ما به جزئیات پدیده‌ای می‌پردازد که به موجب آن نشان می‌دهیم که چگونه سلول‌های خاص، زمانی که مواد مغذی، اکسیژن، سیگنال‌های بیوالکتریکی یا بیوشیمیایی را دریافت می‌کنند، می‌توانند پس از مرگ به ارگانیسم‌های چند سلولی با عملکردهای جدید تبدیل شوند.
زندگی، مرگ و ظهور اشکال جدید حیات
پیدایش «وضعیت سوم»، دیدگاه‌های علمی دانشمندان در مورد رفتار سلول‌ها را زیر سوال می‌برد. اگرچه دگردیسی کاترپیلارها به پروانه‌ها و تبدیل بچه قورباغه‌ها به قورباغه پدیده‌های رشدی آشنایی هستند، با این حال، اتفاقات نادری وجود دارد که در آن ارگانیسم‌ها دچار دگرگونی‌هایی می‌شوند که از پیش تعیین نشده‌اند. تومورها، ارگانوئیدها و رده‌های سلولی مانند سلول‌های HeLa که قادر به تقسیم نامحدود در یک ظرف پتری هستند، در «وضعیت سوم» طبقه‌بندی نمی شوند، زیرا قادر به ایجاد عملکردهای جدید نیستند.
یافته‌های محققان نشان داد که سلول‌های پوست استخراج‌شده از جنین‌های قورباغه مرده می‌توانند با شرایط جدید یک ظرف پتری در آزمایشگاه سازگار شوند و در نتیجه به شکل خود به خودی به موجودات چند سلولی به نام xenobots تبدیل می‌شوند. این ارگانیسم‌ها رفتارهایی از خود نشان دادند که بسیار فراتر از عملکرد بیولوژیکی اولیه آنها بود. این زنوبات‌ها(موجودات مصنوعی زنده) از مژک‌های خود، که زائده‌های ریز مو مانند هستند، برای مانور دادن و عبور از محیط خود استفاده می‌کنند، در حالی که در جنین قورباغه زنده، معمولاً از مژک‌ها برای حرکت مخاط استفاده می‌شود. پدیده خودتکثیر سینماتیک در زنوبات‌ها آنها را قادر می‌سازد تا ساختار فیزیکی و عملکرد خود را بدون نیاز به رشد فیزیکی تکرار کنند. این مکانیسم با فرآیندهای تکثیر معمولی که شامل رشد در داخل یا روی بدن ارگانیسم است، متفاوت است.
وضعیت و شرایط پس از مرگ
پس از مرگ، بقا و عملکرد سلول‌ها و بافت‌های خاص یک موجود زنده تحت‌تأثیر عوامل متعددی است. این عوامل شامل شرایط محیطی، فرآیندهای متابولیکی و روش‌های نگهداری است. محققان دریافته‌اند که تک سلول‌های ریه انسان می‌توانند به ارگانیسم‌های چند سلولی کوچکی که قادر به حرکت هستند، تبدیل شوند. رفتار و ساختار این زنوبات‌ها کاملاً جدید است. آنها نه تنها قادر به حرکت در اطراف خود هستند، بلکه می‌توانند هم خود و هم سلول‌های عصبی آسیب دیده را که در نزدیکی آن قرار گرفته‌اند، ترمیم کنند.
به طور خلاصه، این نتایج سازگاری ذاتی سیستم‌های سلولی را نشان می‌دهند و این تصور را که سلول‌ها و ارگانیسم‌ها می‌توانند تنها از طریق مسیرهای از پیش تعیین‌شده تکامل یابند، به چالش می‌کشند. علاوه بر این، در «وضعیت سوم» مرگ موجودات زنده می‌تواند نقش مهمی در نحوه تکامل زندگی در طول زمان داشته باشد.
از طرفی، طول عمر سلول‌های مختلف، متفاوت است. برای مثال، در انسان، گلبول‌های سفید معمولاً بین 60 تا 86 ساعت پس از مرگ ارگانیسم از بین می‌روند. با این حال، در موش‌ها، سلول‌های ماهیچه‌ای اسکلتی می‌توانند 14 روز پس از مرگ دوباره بازسازی شوند، در حالی که سلول‌های فیبروبلاست گوسفند و بز را می‌توان حدود یک ماه پس از مرگ کشت داد.
افزون بر این، فعالیت متابولیک نقش مهمی در ادامه حیات و عملکرد سلول‌ها دارد. سلول‌هایی که از نظر متابولیکی فعال هستند و برای فعالیت‌های خود به منبع انرژی ثابت و قابل‌توجهی نیاز دارند، در مقایسه با سلول‌هایی که نیاز به انرژی کمتری دارند، سخت‌تر کشت می‌شوند. تکنیک‌های نگهداری، مانند انجماد، نمونه‌های بافتی مانند مغز استخوان را قادر می‌سازد تا به روشی مشابه منابع اهداکننده زنده عمل کنند.
مکانیسم‌های ذاتی بقا در تعیین طول عمر سلول‌ها و بافت‌ها بسیار مهم هستند. برای مثال، تحقیقات افزایش قابل‌توجهی را در فعالیت ژن‌های مرتبط با استرس و ایمنی پس از مرگ نشان داده‌اند که احتمالاً با هدف جبران از دست دادن هموستاز انجام می‌شود. علاوه بر این، عواملی از جمله تروما، عفونت و مدت زمانی که از مرگ می‌گذرد به شدت بر روی زنده ماندن بافت‌ها و سلول‌ها تأثیر می‌گذارد.
عوامل مختلفی از جمله سن، وضعیت سلامت، جنس و نوع گونه‌ها به طور قابل‌توجهی بر محیط پس از مرگ تأثیر می‌گذارد. این امر به‌ویژه در مشکلات مربوط به کشت و پیوند سلول‌های جزایر لانگرهانس فعال متابولیکی، که مسئول تولید انسولین در پانکراس هستند، از اهداکننده تا گیرنده مشاهده می‌شود. علاوه بر این، محققان بر این باورند که عدم موفقیت انجام پیوند در جزایر لانگرهانس ممکن است علل مختلفی از جمله فرآیندهای خود‌ایمنی، افزایش مصرف انرژی و تضعیف مکانیسم‌های حفاظتی داشته باشد.
از سوی دیگر، رابطه بین این متغیرها و نقش آنها در قادر ساختن سلول‌های خاص برای حفظ عملکرد خود پس از مرگ ارگانیسم، هنوز به خوبی روشن نشده است. فرض بر این است که کانال‌ها و پمپ‌های تخصصی موجود در غشای بیرونی سلول‌ها مانند مدارهای الکتریکی پیچیده عمل می‌کنند. این کانال‌ها و پمپ‌ها سیگنال‌های الکتریکی تولید می‌کنند که ارتباط بین سلولی و عملکردهای خاصی از جمله رشد و حرکت را امکان پذیر می‌کند که نقش مهمی در شکل دادن به ساختار ارگانیسم دارند.
بعلاوه، میزان تغییر انواع سلول‌ها پس از مرگ نیز هنوز نامشخص است. تحقیقات قبلی نشان داده‌اند که ژن‌های خاص مربوط به استرس، ایمنی و تنظیم اپی ژنتیکی در موش‌ها، گورخرماهی‌ها و انسان‌ها پس از مرگ فعال می‌شوند که نشان‌دهنده پتانسیل زیادی برای تغییر شکل در میان انواع مختلف سلول است.
پیامدهای زیست شناسی و پزشکی
«وضعیت سوم» نه تنها دیدگاه تازه‌ای در مورد سازگاری سلولی بیان می‌کند بلکه راه را برای توسعه روش‌های درمانی جدید هموار می‌کند. مثلاً ، آنتروبوتها می‌توانند از بافت زنده یک فرد تولید شوند، که امکان دارورسانی را بدون ایجاد پاسخ ایمنی نامطلوب فراهم می‌کند. هنگامی که این آنتروبات‌های مهندسی شده به بدن تزریق می‌شوند، ممکن است به طور موثر پلاک شریانی را در بیماران مبتلا به تصلب شرایین حل کنند و به پاکسازی مخاط اضافی در بیماران مبتلا به فیبروز کیستیک کمک کنند.
نکته مهم این است که این موجودات چند سلولی طول عمر محدودی دارند که به طور طبیعی پس از چهار تا شش هفته از بین می‌روند. این مکانیسم که «توقف اضطراری» نام دارد، در جلوگیری از تکثیر سلول‌های بالقوه مهاجم بسیار مفید است.
در نهایت، ناگفته نماند که افزایش دانش ما در مورد چگونگی حفظ عملکرد سلول‌های خاص و تبدیل شدن آنها به موجودات چند سلولی پس از مرگ ارگانیسم، می‌تواند به پیشرفت پزشکی فرد-محور و پیشگیرانه کمک زیادی کند.
منبع: Popular Science
