Por Peter A. Noble y Alex Pozhitkov
12 de septiembre de 2024
en el sitio web TheConversation
Información enviada por JHGP
Biobots
Podría algún día
Estar diseñado para administrar medicamentos
y eliminar la placa arterial.
Kriegman y otros, 2020
PNAS, CC BY-SA
La vida y la muerte son tradicionalmente vistas como opuestas...
Pero la aparición de nuevas formas de vida multicelulares a partir de las células de un organismo muerto introduce un " tercer estado " que está más allá de los límites tradicionales de la vida y la muerte.
Por lo general, los científicos consideran que:
La muerte es la detención irreversible del funcionamiento de un organismo en su conjunto.
Sin embargo, prácticas como la donación de órganos resaltan cómo los órganos, tejidos y células pueden seguir funcionando incluso después de la muerte de un organismo.
Esta resiliencia plantea la pregunta:
¿Qué mecanismos permiten que ciertas células sigan funcionando después de que un organismo ha muerto?
Somos investigadores que investigamos qué sucede dentro de los organismos después de que mueren .
En nuestra revisión recientemente publicada , describimos cómo ciertas células, cuando reciben nutrientes, oxígeno, bioelectricidad o señales bioquímicas, tienen la capacidad de transformarse en organismos multicelulares con nuevas funciones después de la muerte.
Vida, muerte y surgimiento de algo nuevo
El tercer estado desafía la forma en que los científicos suelen entender el comportamiento celular.
Si bien las orugas que se metamorfosean en mariposas o los renacuajos que evolucionan en ranas pueden ser transformaciones de desarrollo familiares, hay pocos casos en los que los organismos cambian en formas que no están predeterminadas.
Los tumores, organoides y líneas celulares que pueden dividirse indefinidamente en una placa de Petri, como las células HeLa , no se consideran parte del tercer estado porque no desarrollan nuevas funciones.
Sin embargo, los investigadores descubrieron que,
Las células de la piel extraídas de embriones de ranas muertas pudieron adaptarse a las nuevas condiciones de una placa de Petri en un laboratorio, reorganizándose espontáneamente en organismos multicelulares llamados xenobots .
Estos organismos exhibieron comportamientos que se extendieron mucho más allá de sus roles biológicos originales.
En concreto, estos xenobots utilizan sus cilios (pequeñas estructuras similares a pelos) para navegar y moverse por su entorno, mientras que en un embrión de rana viva, los cilios se utilizan normalmente para mover la mucosidad.
Los xenobots pueden moverse, curarse e interactuar.
con su entorno por su cuenta.
Los xenobots también son capaces de realizar autorreplicación cinemática , lo que significa que pueden replicar físicamente su estructura y función sin crecer.
Esto difiere de los procesos de replicación más comunes que implican crecimiento dentro o sobre el cuerpo del organismo.
Los investigadores también han descubierto que las células pulmonares humanas solitarias pueden autoensamblarse y formar organismos multicelulares en miniatura que pueden moverse.
Estos antropobots se comportan y estructuran de formas nuevas.
No sólo son capaces de orientarse en su entorno, sino también de repararse a sí mismos y a las neuronas lesionadas que se encuentran cerca.
En conjunto, estos hallazgos demuestran la plasticidad inherente de los sistemas celulares y desafían la idea de que las células y los organismos sólo pueden evolucionar de maneras predeterminadas.
El tercer estado sugiere que la muerte del organismo puede desempeñar un papel importante en cómo la vida se transforma con el tiempo.
El diagrama A muestra un antropobot
Construyendo un puente sobre una neurona rayada
en el transcurso de tres días.
El diagrama B resalta la 'puntada' en verde.
Al final del día 3.
Gumuskaya y otros, 2023
Ciencia avanzada, CC BY-SA
Condiciones post mortem
Varios factores influyen en si ciertas células y tejidos pueden sobrevivir y funcionar después de que un organismo muere.
Estos incluyen,
Condiciones ambientales
Actividad metabólica
técnicas de conservación
Los diferentes tipos de células tienen tiempos de supervivencia variables.
Por ejemplo,
En los humanos, los glóbulos blancos mueren entre 60 y 86 horas después de la muerte del organismo.
En ratones, las células del músculo esquelético pueden regenerarse después de 14 días post mortem, mientras que las células fibroblastos de ovejas y cabras pueden cultivarse hasta aproximadamente un mes post mortem.
La actividad metabólica juega un papel importante para que las células puedan seguir sobreviviendo y funcionando.
Las células activas que requieren un suministro continuo y sustancial de energía para mantener su función son más difíciles de cultivar que las células con menores requerimientos energéticos.
Las técnicas de preservación como la criopreservación pueden permitir que muestras de tejido como la médula ósea funcionen de manera similar a las de fuentes de donantes vivos.
Los mecanismos de supervivencia inherentes también juegan un papel clave en la supervivencia de las células y los tejidos.
Por ejemplo,
Los investigadores han observado un aumento significativo en la actividad de los genes relacionados con el estrés y los genes relacionados con el sistema inmunológico después de la muerte del organismo , probablemente para compensar la pérdida de la homeostasis .
Además, factores como,
...afectan significativamente la viabilidad de los tejidos y las células.
Diferentes tipos de células
tienen diferentes capacidades para sobrevivir,
incluidos los glóbulos blancos.
Ed Reschke
Piedra vía Getty Images
Factores como,
edad
salud
sexo
tipo de especie,
...dar forma aún más al paisaje post mortem.
Esto se ve en el desafío de cultivar y trasplantar células de islotes metabólicamente activas , que producen insulina en el páncreas, de donantes a receptores.
Los investigadores creen que los procesos autoinmunes, los altos costos de energía y la degradación de los mecanismos de protección podrían ser la razón detrás de muchos fracasos en los trasplantes de islotes.
Aún no está claro cómo la interacción de estas variables permite que ciertas células sigan funcionando después de que un organismo muere.
Una hipótesis es que los canales y bombas especializados incrustados en las membranas externas de las células sirven como circuitos eléctricos intrincados .
Estos canales y bombas generan señales eléctricas que permiten a las células comunicarse entre sí y ejecutar funciones específicas como el crecimiento y el movimiento, dando forma a la estructura del organismo que forman.
También es incierto hasta qué punto los diferentes tipos de células pueden sufrir transformaciones después de la muerte.
Investigaciones anteriores han descubierto que genes específicos implicados en el estrés, la inmunidad y la regulación epigenética se activan después de la muerte en ratones, peces cebra y personas , lo que sugiere un potencial generalizado de transformación entre diversos tipos de células.
Implicaciones para la biología y la medicina
El tercer estado no sólo ofrece nuevos conocimientos sobre la adaptabilidad de las células, sino que también ofrece perspectivas para nuevos tratamientos.
Por ejemplo, los antropobots podrían obtenerse a partir del tejido vivo de un individuo para administrar medicamentos sin desencadenar una respuesta inmune no deseada.
Los antropobots diseñados inyectados en el cuerpo podrían potencialmente disolver la placa arterial en pacientes con aterosclerosis y eliminar el exceso de moco en pacientes con fibrosis quística.
Es importante destacar que estos organismos multicelulares tienen una vida útil finita y se degradan naturalmente después de cuatro a seis semanas .
Este "interruptor de seguridad" impide el crecimiento de células potencialmente invasivas...
Una mejor comprensión de cómo algunas células continúan funcionando y se metamorfosean en entidades multicelulares algún tiempo después de la muerte de un organismo es prometedora para el avance de la medicina personalizada y preventiva.
Fuente: https://bibliotecapleyades.net/ciencia4/artificialhumans186.htm
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