澳媒：生物机器人超越传统生死界限

参考消息网10月9日报道 澳大利亚“对话”网站近日刊登题为《源自死亡生物体细胞的生物机器人突破生命、死亡和医学的界限》的文章，作者为彼得·A·诺布尔 亚历克斯·波日特科夫，内容编译如下：

在传统观念中，生与死是对立的。但从死亡生物体细胞中产生的新的多细胞生命形式却带我们认识了一种超越传统生死界限的第三状态。

科学家通常认为，死亡是整个生物体的运作以不可逆转的方式停止。然而，器官捐赠等做法凸显出，即使在生物体死亡后，器官、组织和细胞也能继续发挥作用。这种恢复力带来了一个问题：何种机制让某些细胞在生物体死亡后仍能继续工作？

我们是探究生物体死亡后其体内发生了什么的研究人员。在我们最近发表的综述文章中，我们描述了某些细胞在获得营养、氧气、生物电或生化信号的情况下，是如何在生物体死亡后转变成具有新功能的多细胞生物体的。

第三状态

第三状态对科学家通常理解的细胞行为构成挑战。毛毛虫蜕变成蝴蝶或蝌蚪变成青蛙可能是我们熟悉的发育上的转变，但生物体以非预定方式发生变化的情况却很少见。

肿瘤、类器官和可以在培养皿中无限分裂的细胞系不属于第三状态，因为它们不会拥有新的功能。

然而，研究人员发现，从已经死亡的青蛙胚胎中提取的皮肤细胞能够适应实验室培养皿中的新环境，自发重组为被称为异种机器人的多细胞生物体。这些生物体表现出的行为远远超越了它们原本的生物学角色。具体来说，这些异种机器人使用它们的纤毛(细小的毛发状结构)在周围环境中导航和移动。而在活体青蛙胚胎中，纤毛通常用于移动黏液。

异种机器人还能够进行动态自我复制。这意味着，它们可以在不生长的情况下物理复制自身结构和功能。这与更常见的复制过程(涉及在生物体内或生物体上生长)不同。

研究人员还发现，单独的人类肺细胞可以自行组合成能够四处移动的微型多细胞生物体。这些微型生物机器人的行为和结构都是全新的。它们不仅能够探索周围环境，还能修复自身和附近受损的神经元。

综上所述，这些发现证明了细胞系统固有的可塑性，并对细胞和生物体只能以预定方式进化的观点构成了挑战。第三状态表明，生物体的死亡可能在生命随时间转变的过程中发挥重要作用。

影响因素

若干因素会影响生物体死亡后某些细胞和组织能否存活并发挥作用。这些因素包括环境条件、代谢活动和保存技术。

不同细胞类型的存活时间不同。例如，人类的白细胞在机体死亡后60到86小时才会死亡。小鼠的骨骼肌细胞可在机体死亡后存活14天，而绵羊和山羊的成纤维细胞在机体死亡后约一个月还可以被培养。

代谢活动在细胞能否继续存活和发挥作用方面起着重要作用。某些活性细胞需要持续、大量的能量供应来维持自身功能，它们比能量需求较低的细胞更难培养。冷冻保存等技术可以让骨髓等组织样本发挥与来自活体捐献者的样本类似的功能。

固有的生存机制也起到关键作用。例如，研究人员观察到，生物体死亡后，其应激相关基因和免疫相关基因的活性显著增加，这很可能是为了补偿内稳态的丧失。此外，创伤、感染和死亡时间等因素也会显著影响组织和细胞的存活能力。

年龄、健康状况、性别和物种等因素进一步决定了生物体死后的情况。培养和移植胰岛细胞就是一项挑战。胰岛细胞会产生胰岛素，且在代谢方面很活跃。研究人员认为，自身免疫过程、高能量成本和保护机制退化可能是许多胰岛移植失败的原因。

目前仍不清楚这些变量之间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。一种假设是，嵌入细胞外膜的专门通道和泵会充当复杂的电路。这些通道和泵产生电信号，使细胞能够相互沟通并发挥生长和运动等特定功能，进而塑造它们构成的生物体的结构。

不同类型的细胞在死亡后发生转化的程度也是未知数。以前的研究发现，小鼠、斑马鱼和人类死亡后，与应激、免疫和表观遗传调控有关的特定基因会被激活。这表明，不同细胞类型拥有广泛的转化潜力。

应用前景

第三状态不仅为大家了解细胞的适应性提供了新视角，还让人看到了开发新治疗方法的前景。

例如，可以制造源自活体组织的微型生物机器人，在不引发不必要的免疫反应的情况下输送药物。将经过改造的微型生物机器人注入人体，有可能溶解动脉粥样硬化患者动脉内的斑块，以及清除囊性纤维化患者体内多余的黏液。

重要的是，这些多细胞生物体的寿命有限，4到6周后会自然降解。这种“自毁开关”可防止潜在入侵细胞的生长。

更好地了解某些细胞如何在生物体死亡后继续发挥作用以及转变为多细胞实体，有望推动个性化医学和预防医学的发展。（编译/张琳）