Naukowcy z University of Tokyo opracowali matematyczny model sugerujący, że niektóre komórki można “przywrócić do życia” po śmierci. Badania pokazują, że procesy molekularne i biochemiczne zachodzące w umierających komórkach mogą prowadzić do odwrócenia śmierci komórkowej, co ma znaczące implikacje dla medycyny i badań nad śmiercią kliniczną. Szczegóły opisano w czasopiśmie Physical Review Research.
Dla matematyków śmierć to nie koniec życia komórki
Śmierć od zawsze fascynowała i przerażała ludzkość, stając się tematem zarówno filozoficznych rozważań, jak i zaawansowanych badań naukowych. W biologii śmierć komórkowa to zjawisko, które leży u podstaw życia: odgrywa kluczową rolę w rozwoju organizmu, naprawie tkanek i eliminacji uszkodzonych struktur. Proces ten może przebiegać na różne sposoby – na przykład w wyniku apoptozy, czyli zaprogramowanej śmierci komórki, lub nekrozy, która jest niekontrolowanym wynikiem urazu.
Czytaj też: Co widzimy w momencie śmierci?
Jednak mimo jej znaczenia, definicja śmierci na poziomie komórkowym pozostaje niejednoznaczna. Naukowcy od lat próbują dokładniej określić granicę między życiem a śmiercią w kategoriach molekularnych i biofizycznych. Czy martwa komórka zawsze pozostaje martwa? Czy istnieje możliwość “ożywienia” procesów biochemicznych? Badania zespołu pod kierunkiem prof. Yusuke Himeoki rzucają nowe światło na te fundamentalne pytania, proponując matematyczne narzędzie, które pozwala lepiej zrozumieć ten tajemniczy proces.
Prof. Yusuke Himeoka mówi:
Moim długoterminowym celem naukowym jest matematyczne zrozumienie różnicy między życiem a nieżyciem oraz wyjaśnienie, dlaczego przejście z nieżycia do życia jest tak trudne, podczas gdy odwrotny proces zachodzi łatwo.
Badacze oparli swój model na analizie reakcji enzymatycznych w komórkach, przyjmując za podstawę drugą zasadę termodynamiki, zgodnie z którą systemy dążą do większego stanu nieuporządkowania (entropia rośnie). Stany martwe zdefiniowano jako te, w których komórka nie może powrócić do stanu żywego, niezależnie od zmian w procesach biochemicznych.
Metoda obliczeniowa, nazwana promieniami stechiometrycznymi, uwzględnia interakcje między procesami degradacji a potencjalnymi czynnikami regeneracyjnymi w komórkach. Wyniki wskazują, że w specyficznych warunkach komórki mogą powrócić do tzw. reprezentatywnego stanu życia (RLS) nawet po zaistnieniu pierwszych oznak śmierci. Na razie nie obejmuje ona systemów autonomicznych, takich jak białka, które kontrolują procesy komórkowe, ale w przyszłości może się to zmienić.
Badania te mają nie tylko naukowe, ale i społeczne implikacje. Jeśli śmierć stanie się procesem bardziej kontrolowalnym, zmieni się nasze postrzeganie życia, a także możliwości w medycynie. Odkrycia mogą znaleźć zastosowanie w terapii regeneracyjnej, ochronie organów przed przeszczepami czy badaniach nad chorobami neurodegeneracyjnymi.
Obserwacje sugerujące aktywność niektórych genów po śmierci, nazywanych “genami zombie”, są spójne z wcześniejszymi badaniami, które pokazywały, że komórki glejowe mogą zwiększać swoją aktywność w mózgu po śmierci klinicznej. Wskazuje to, że procesy biochemiczne po ustaniu procesów życiowych są bardziej złożone, niż wcześniej sądzono.