本文最初发表于 The Conversation。
生命和死亡传统上被视为对立面。但是，从死去的生物体细胞中出现新的多细胞生命形式，引入了一个介于生命和死亡传统界限之外的“第三状态”。
通常，科学家认为死亡是生物体整体功能不可逆的停止。然而，器官捐赠等实践表明，即使在生物体死亡后，器官、组织和细胞仍然可以继续发挥作用。这种韧性引发了一个问题：有哪些机制允许某些细胞在生物体死亡后继续工作？
我们是研究生物体死亡后内部发生情况的研究人员。在最近发表的综述中，我们描述了在提供营养、氧气、生物电或生化信号的情况下，某些细胞如何在死亡后转变为具有新功能的多细胞生物。
生命、死亡和新事物的出现
第三状态挑战了科学家通常理解细胞行为的方式。虽然毛毛虫蜕变成蝴蝶或蝌蚪进化成青蛙可能是熟悉的形态转变，但生物体以非预定的方式改变的情况却很少见。肿瘤、类器官和能在培养皿中无限分裂的细胞系，例如HeLa细胞，不被认为是第三状态的一部分，因为它们没有发展出新功能。
然而，研究人员发现，从死去的青蛙胚胎中提取的皮肤细胞能够在实验室的培养皿新条件下适应，并自发地重组为称为 Xenobots 的多细胞生物。这些生物表现出的行为远远超出了它们最初的生物学功能。具体来说，这些 Xenobots 利用它们的纤毛——小的、毛发状的结构——来导航和在其周围环境中移动，而在活的青蛙胚胎中，纤毛通常用于移动粘液。
Xenobots 还能进行运动学自我复制，这意味着它们可以在不生长的情况下物理复制它们的结构和功能。这与更常见的涉及生物体体内或体表生长的复制过程不同。
研究人员还发现，孤立的人类肺细胞可以自我组装成微小的多细胞生物，并能在周围移动。这些 Anthrobots 在行为和结构上都呈现出新的方式。它们不仅能够导航周围环境，还能修复自身以及附近受损的神经元细胞。
总而言之，这些发现证明了细胞系统的内在可塑性，并挑战了细胞和生物体只能以预定方式进化的观点。第三状态表明，生物体的死亡可能在生命随时间推移的转变中发挥重要作用。
死后条件
多种因素影响某些细胞和组织在生物体死亡后是否能够存活和发挥作用。这些因素包括环境条件、代谢活动和保存技术。
不同的细胞类型具有不同的存活时间。例如，在人类中，白细胞在生物体死亡后 60 至 86 小时内死亡。在小鼠中，骨骼肌细胞在死后 14 天仍可再生，而来自绵羊和山羊的成纤维细胞则可以在死后约一个月内培养。
代谢活动在细胞是否能继续存活和发挥作用方面起着重要作用。活跃的细胞需要持续且大量的能量供应来维持其功能，比能量需求较低的细胞更难培养。冷冻保存等保存技术可以使骨髓等组织样本的功能与活体捐赠者来源的功能相似。
固有的生存机制也在细胞和组织能否延续方面发挥着关键作用。例如，研究人员观察到，在生物体死亡后，应激相关基因和免疫相关基因的活性会显著增加，这可能是为了补偿稳态的丧失。此外，创伤、感染和死亡 elapsed since death的时间等因素，会显著影响组织和细胞的活力。
年龄、健康状况、性别和物种类型等因素进一步塑造了死后情况。这在培养和移植来自捐赠者的、产生胰岛素的代谢活跃的胰岛细胞到受体时面临的挑战中可以看到。研究人员认为，自身免疫过程、高能量成本和保护机制的退化可能是许多胰岛移植失败的原因。
这些变量的相互作用如何使某些细胞在生物体死亡后继续发挥作用，这一点仍不清楚。一种假说是，镶嵌在细胞外膜中的特殊通道和泵充当了精密的电路。这些通道和泵产生电信号，使细胞能够相互沟通并执行特定功能，如生长和运动，从而塑造它们形成的生物体的结构。
不同类型的细胞在死后发生转化的程度也存在不确定性。之前的研究发现，在小鼠、斑马鱼和人类中，与应激、免疫和表观遗传调控相关的特定基因在死后会被激活，这表明各种细胞类型具有广泛的转化潜力。
对生物学和医学的意义
第三状态不仅为细胞的适应性提供了新的见解。它还为新的治疗方法带来了希望。
例如，Anthrobots 可以来源于个体自身的活体组织，用于输送药物而不引发不必要的免疫反应。注射到体内的工程化 Anthrobots 可能能够溶解动脉粥样硬化患者的动脉斑块，并清除囊性纤维化患者的过量粘液。
重要的是，这些多细胞生物具有有限的寿命，通常在四到六周后自然降解。这种“自毁开关”可以阻止潜在的侵袭性细胞生长。
更深入地了解一些细胞在生物体死亡一段时间后如何继续发挥作用并变形为多细胞实体，有望推动个性化和预防性医学的发展。
