Essas criaturas ocupam o 'terceiro estado' além da vida e da morte, dizem os cientistas: WebCuriosos

A vida e a morte são tradicionalmente vistas como opostas. Mas o surgimento de novas formas de vida multicelulares a partir das células de um organismo morto introduz uma “terceiro estado“que está além dos limites tradicionais da vida e da morte.

Geralmente, os cientistas consideram a morte como o parada irreversível do funcionamento de um organismo como um todo. No entanto, práticas como a doação de órgãos destacam como os órgãos, tecidos e células podem continuar a funcionar mesmo após a morte de um organismo.

Esta resiliência levanta a questão: que mecanismos permitem que certas células continuem a funcionar após a morte de um organismo?

Somos pesquisadores que investigue o que acontece dentro organismos depois de morrerem. Em nosso resenha publicada recentementedescrevemos como certas células – quando fornecidas com nutrientes, oxigênio, bioeletricidade ou sinais bioquímicos – têm a capacidade de transformar-se em organismos multicelulares com novas funções após a morte.

Vida, morte e surgimento de algo novo

O terceiro estado desafia a forma como os cientistas normalmente entendem o comportamento celular. Embora a metamorfose de lagartas em borboletas ou a evolução de girinos em sapos possam ser transformações de desenvolvimento familiares, há poucos casos em que os organismos mudam de maneiras que não são predeterminadas.

tumor, organoides e linhas celulares que podem se dividir indefinidamente em uma placa de Petri, como Células HeLanão são considerados parte do terceiro estado porque não desenvolvem novas funções.

No entanto, os pesquisadores descobriram que as células da pele extraídas de embriões de rãs falecidos foram capazes de se adaptar às novas condições de uma placa de Petri em laboratório, reorganizando-se espontaneamente em organismos multicelulares. chamados xenobots.

Esses organismos exibiram comportamentos que vão muito além de suas funções biológicas originais. Especificamente, estes xenobots usam os seus cílios – pequenas estruturas semelhantes a cabelos – para navegar e mover-se pelo ambiente, enquanto num embrião de sapo vivo, os cílios são normalmente usados ​​para mover o muco.

Os Xenobots também são capazes de realizar autorreplicação cinemáticao que significa que podem replicar fisicamente sua estrutura e função sem crescer. Isso difere dos processos de replicação mais comuns que envolvem crescimento dentro ou sobre o corpo do organismo.

Os pesquisadores também descobriram que células pulmonares humanas solitárias podem se automontar em organismos multicelulares em miniatura que podem se movimentar. Esses antroporobôs comportam-se e são estruturados de novas maneiras. Eles não apenas são capazes de navegar pelos arredores, mas também de reparar a si mesmos e a células neuronais lesionadas colocadas nas proximidades.

Tomadas em conjunto, estas descobertas demonstram a plasticidade inerente aos sistemas celulares e desafiam a ideia de que as células e os organismos só podem evoluir de formas predeterminadas. O terceiro estado sugere que a morte do organismo pode desempenhar um papel significativo na forma como a vida se transforma ao longo do tempo.

Condições pós-morte

Vários fatores influenciam se certas células e tecidos podem sobreviver e funcionar após a morte de um organismo. Estes incluem condições ambientais, atividade metabólica e técnicas de preservação.

Diferentes tipos de células têm tempos de sobrevivência variados. Por exemplo, em humanos, glóbulos brancos morrem entre 60 e 86 horas após a morte do organismo. Em ratos, células musculares esqueléticas podem crescer novamente após 14 dias post-mortem, enquanto as células fibroblásticas de ovelha e cabras pode ser cultivado até cerca de um mês após a morte.

A atividade metabólica desempenha um papel importante na capacidade das células continuarem a sobreviver e funcionar. Células ativas que requerem um fornecimento contínuo e substancial de energia para manter a sua função são mais difíceis de cultivar do que células com requisitos de energia mais baixos.

Técnicas de preservação como criopreservação pode permitir que amostras de tecido, como medula óssea, funcionem de forma semelhante à de fontes de doadores vivos.

Mecanismos de sobrevivência inerentes também desempenham um papel fundamental na sobrevivência das células e tecidos. Por exemplo, os pesquisadores observaram um aumento significativo na atividade de genes relacionados ao estresse e genes relacionados ao sistema imunológico após a morte do organismo, provavelmente para compensar a perda de homeostase.

Além disso, fatores como trauma, infecção e o tempo decorrido desde a morte afetam significativamente a viabilidade dos tecidos e das células.

Fatores como idade, saúde, sexo e tipo de espécie moldam ainda mais a paisagem post-mortem. Isto é visto no desafio de cultivar e transplantar células de ilhotas metabolicamente ativasque produzem insulina no pâncreas, dos doadores aos receptores.

Os investigadores acreditam que os processos auto-imunes, os elevados custos de energia e a degradação dos mecanismos de protecção podem ser a razão por trás de muitos fracassos no transplante de ilhotas.

Ainda não está claro como a interação dessas variáveis ​​permite que certas células continuem funcionando após a morte de um organismo. Uma hipótese é que canais especializados e bombas embutidos nas membranas externas das células servem como circuitos elétricos intrincados.

Esses canais e bombas geram sinais elétricos que permitem que as células se comuniquem entre si e executem funções específicas como crescimento e movimento, moldando a estrutura do organismo que formam.

A extensão em que diferentes tipos de células podem sofrer transformação após a morte também é incerta. Pesquisas anteriores descobriram que genes específicos envolvidos no estresse, imunidade e regulação epigenética são ativados após a morte em ratos, peixe-zebra e pessoassugerindo amplo potencial de transformação entre diversos tipos de células.

Implicações para a biologia e a medicina

O terceiro estado não oferece apenas novos insights sobre a adaptabilidade das células. Também oferece perspectivas para novos tratamentos.

Por exemplo, antroporobôs poderiam ser adquiridos do tecido vivo de um indivíduo para administrar medicamentos sem desencadear uma resposta imunológica indesejada. Antrobôs projetados injetados no corpo poderiam dissolver placas arteriais em pacientes com aterosclerose e remover o excesso de muco em pacientes com fibrose cística.

É importante ressaltar que esses organismos multicelulares têm uma vida útil finita, degradando-se naturalmente após quatro a seis semanas. Este “interruptor de eliminação” impede o crescimento de células potencialmente invasivas.

Uma melhor compreensão de como algumas células continuam a funcionar e a metamorfosear-se em entidades multicelulares algum tempo após a morte de um organismo é uma promessa para o avanço da medicina personalizada e preventiva.

Pedro Um Nobre, Professor Associado Adjunto de Microbiologia, Universidade do Alabama em Birmingham e Alex PozhitkovLíder Técnico Sênior de Bioinformática, Escola de Pós-Graduação em Ciências Biológicas Irell & Manella na City of Hope

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