Ami él, meghal – magyarán a halál egy szervezet működésének visszafordíthatatlan megszűnését jelenti. Meglepő mód, ahogy a dolgok mélyére nézünk, ez a biztosnak, talán a legbiztosabbnak vélt ellentétpár a világon – élet és halál – sem feltétlenül annyira kizárólagos. Egyre inkább úgy tűnik ugyanis, hogy létezik egy harmadik állapot is: az élet és a halál közötti átmeneti szakasz. Ebben az állapotban egyes elhalt szervezetek sejtjei lenyűgöző képességet mutatnak a túlélésre, sőt, az átalakulásra is.

A halál hagyományos meghatározása a biológiai folyamatok visszafordíthatatlan leállását jelenti tehát, de akkor hogyan működik például a szervadományozás/átültetés, hogy csak egy közismert példát mondjunk. Látható ugyanis, hogy bizonyos szövetek, sejtek és szervek még egy ideig működhetnek a szervezet “halála” után is. Ez pedig érdekes kérdést vet fel:

Hogyan képesek egyes sejtek a halál után is túlélni, sőt, működni?

Posztmortem kutatások során bizonyítékokat találtunk arra is, hogy ha bizonyos sejteket megfelelő környezeti feltételekkel, például tápanyagokkal, oxigénnel vagy bioelektromos jelekkel látnak el, akkor nemcsak életben maradhatnak, hanem teljesen új, többsejtű entitásokká is átalakulhatnak, amelyeknek új funkciói is megjelenhetnek.

Mit jelent akkor ez a harmadik élet és halál közötti állapot a sejtek viselkedésének a szempontjából?

Míg a biológiai átalakulások, például amikor a hernyó pillangóvá vagy az ebihal békává válik, előre meghatározott folyamatok, a sejtek halál utáni átalakulása sokkal kevésbé kiszámítható. Bár ismerünk példákat arra, hogy a sejtek korlátlanul osztódnak, mint például a HeLa sejtek, ezeket nem soroljuk a harmadik állapotba, mert nem fejlesztenek új funkciókat. Azonban egy meglepő kísérlet során a kutatók felfedezték, hogy elhalt békaembriók bőrsejtjei laboratóriumi körülmények között új, többsejtű organizmusokká szerveződhetnek át, amelyeket xenobotoknak neveztek el. Ezek a xenobotok olyan viselkedést mutattak, amely messze túlmutatott eredeti biológiai szerepükön. Például a csillók – amelyek általában a nyálkahártyát mozgatják egy élő békában – lehetővé tették számukra, hogy önállóan navigáljanak a környezetükben – írja a Science Alert cikke.

Még lenyűgözőbb, hogy ezek a xenobotok képesek voltak kinematikus önreplikációra, ami azt jelenti, hogy növekedés nélkül is képesek voltak szaporodni, pusztán a szerkezetük átszervezésével. Ez a fajta replikáció különbözik a hagyományos növekedéstől, ahol a sejtek vagy organizmusok fokozatosan terjeszkednek.

Az orvosprofesszor szerint a halál valójában visszafordítható Az elismert orvosprofesszor úgy véli, hogy a “halál csupán egy társadalmi konvenció, amely nincs összhangban a tudományos tényekkel”.

Mindez nem korlátozódik a békákra: az emberi sejtek is képesek hasonló posztmortem átalakulásra. Például bizonyos tüdősejtek miniatűr, többsejtű élőlényekké állhatnak össze, amelyeket a tudósok anthrobotoknak neveztek el. Ezek az anthrobotok képesek mozogni, sőt, önmagukat és sérült szomszédaikat is meg tudják javítani, hála a valóban elképesztő alkalmazkodóképességüknek.

A harmadik állapot tehát azt jelenti, hogy a “halált” követően az élet pusztán új formákban alkalmazkodik és fejlődik a megváltozott körülményekhez.

Számos tényező befolyásolja a sejtek és szövetek túlélési képességét a halál után. A környezeti feltételek, a sejt metabolikus aktivitása és a különféle konzerválási technikák mind szerepet játszanak. Például a különböző sejttípusok eltérő ideig képesek túlélni. Az emberi fehérvérsejtek általában 60-86 órán belül elpusztulnak a halál után, míg az egerek izomsejtjeit akár 14 nappal később is fel lehet éleszteni. Egyes juh- és kecskesejteket pedig akár egy hónappal a halál után is lehet tenyészteni.

A sejtek anyagcseréje is hatással van a túlélésre. Az alacsonyabb energiaigényű sejtek nagyobb valószínűséggel maradnak életben, mint azok, amelyek működéséhez folyamatos energiaellátás szükséges. A különböző konzerválási technikák, például a mélyhűtés, lehetővé teszik, hogy egyes szövetek, mint például a csontvelő, továbbra is úgy működjenek, mintha élő donorokból származnának.

A posztmortem sejtek belső túlélési mechanizmusokat is alkalmaznak. Kutatások kimutatták, hogy a halál után aktiválódnak a stresszhez és az immunrendszerhez kapcsolódó gének, valószínűleg azért, hogy kompenzálják a szervezet homeosztázisának az elvesztését. Az olyan tényezők, mint a trauma, fertőzés és a halál óta eltelt idő jelentős hatással vannak arra, hogy egyes sejtek képesek-e tovább élni.

Ennek ellenére sok kérdés továbbra is tisztázatlan, különösen azt illetően, hogy hogyan képesek bizonyos sejtek a halál után is működni és átalakulni. Az egyik elmélet szerint a sejtmembránokban található csatornák és pumpák elektromos áramkörökként működnek, lehetővé téve a sejtek kommunikációját, növekedését és mozgását, ami befolyásolja az újonnan kialakult szervezet szerkezetét. Ez a bioelektromos aktivitás lehet a kulcs a harmadik állapotban zajló átalakulások megértéséhez.

A harmadik állapot felfedezése nemcsak az ismereteinket bővíti a sejtek alkalmazkodóképességéről, hanem új orvosi kezelések lehetőségét is megnyitja – amint arról részletesebben is írtunk a lentebb kattintható cikkünkben. Például az anthrobotok – a fentebb már említett, emberi sejtekből létrehozott miniatűr organizmusok – felhasználhatók gyógyszerek célzott bejuttatására anélkül, hogy immunreakciót váltanának ki. Ezeket az entitásokat arra is lehet tervezni, hogy az érelmeszesedésben szenvedőknél feloldják az artériás plakkokat, vagy akár eltávolítsák a felesleges nyálkát a cisztás fibrózisban szenvedők szervezetéből.

Speciális kísérletsorozat folytatásaként emberi sejtekből álló biológiai robotokat alkottak A világ első élő robotjainak, a xenobotoknak megalkotói arra a kérdésre keresték a választ, hogy a programozható organizmusokat elő lehet-e állítani emberi sejtekből és ezek a robotok mire képesek. Az eredmény a kutatókat is meglepte.

Fontos megjegyezni, hogy ezek a többsejtű organizmusok nem maradandóak. Természetesen lebomlanak 4-6 héten belül, vagyis van egy természetes “lekapcsoló gombjuk”, amely megakadályozza a kontrollálatlan növekedésüket.

(Kép: a biobotokat a jövőben úgy is megtervezhetik, hogy gyógyszereket juttassanak a szervezetbe, valamint eltávolítsák az artériás plakkot, forrás: Kriegman et al. 2020/PNAS, CC BY-SA)