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澳(ao)媒：生物机器人超越传统生死界限,细(xi)胞,死亡,功能(neng)
参考消息网(wang)10月(yue)9日报(bao)道 澳(ao)大利(li)亚“对话”网(wang)站近日刊(kan)登题(ti)为《源(yuan)自死亡生物体细(xi)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(ke)斯·波日特科(ke)夫，内容(rong)编译如下：
在传统观念(nian)中，生与死是对立的。但从(cong)死亡生物体细(xi)胞中产生的新的多细(xi)胞生命形式却带我们认识了(le)一(yi)种超越传统生死界限的第(di)三状(zhuang)态。
科(ke)学家通(tong)常认为，死亡是整个生物体的运(yun)作以不可逆转的方式停止。然而，器官捐赠等(deng)做法凸显出，即使在生物体死亡后，器官、组织和细(xi)胞也能(neng)继(ji)续发挥作用。这(zhe)种恢复力带来了(le)一(yi)个问题(ti)：何种机制让某些(xie)细(xi)胞在生物体死亡后仍能(neng)继(ji)续工作？
我们是探(tan)究生物体死亡后其体内发生了(le)什么的研究人员。在我们最(zui)近发表(biao)的综述文章中，我们描述了(le)某些(xie)细(xi)胞在获得营(ying)养、氧气、生物电或生化(hua)信号的情(qing)况下，是如何在生物体死亡后转变(bian)成具有新功能(neng)的多细(xi)胞生物体的。
第(di)三状(zhuang)态
第(di)三状(zhuang)态对科(ke)学家通(tong)常理解的细(xi)胞行(xing)为构成挑战。毛毛虫蜕变(bian)成蝴蝶或蝌蚪(dou)变(bian)成青(qing)蛙可能(neng)是我们熟悉(xi)的发育上(shang)的转变(bian)，但生物体以非预定方式发生变(bian)化(hua)的情(qing)况却很少(shao)见。
肿瘤、类器官和可以在培养皿中无限分裂的细(xi)胞系不属于第(di)三状(zhuang)态，因为它们不会拥有新的功能(neng)。
然而，研究人员发现(xian)，从(cong)已经死亡的青(qing)蛙胚胎中提取的皮肤细(xi)胞能(neng)够适应实验(yan)室(shi)培养皿中的新环境(jing)，自发重组为被称为异种机器人的多细(xi)胞生物体。这(zhe)些(xie)生物体表(biao)现(xian)出的行(xing)为远(yuan)远(yuan)超越了(le)它们原本的生物学角色。具体来说，这(zhe)些(xie)异种机器人使用它们的纤(xian)毛(细(xi)小的毛发状(zhuang)结构)在周围环境(jing)中导航和移动。而在活体青(qing)蛙胚胎中，纤(xian)毛通(tong)常用于移动黏(nian)液(ye)。
异种机器人还能(neng)够进行(xing)动态自我复制。这(zhe)意味着，它们可以在不生长的情(qing)况下物理复制自身结构和功能(neng)。这(zhe)与更常见的复制过程(涉及(ji)在生物体内或生物体上(shang)生长)不同。
研究人员还发现(xian)，单独(du)的人类肺细(xi)胞可以自行(xing)组合(he)成能(neng)够四处移动的微(wei)型多细(xi)胞生物体。这(zhe)些(xie)微(wei)型生物机器人的行(xing)为和结构都(dou)是全新的。它们不仅能(neng)够探(tan)索周围环境(jing)，还能(neng)修(xiu)复自身和附近受(shou)损的神经元。
综上(shang)所述，这(zhe)些(xie)发现(xian)证明了(le)细(xi)胞系统固有的可塑性，并对细(xi)胞和生物体只能(neng)以预定方式进化(hua)的观点构成了(le)挑战。第(di)三状(zhuang)态表(biao)明，生物体的死亡可能(neng)在生命随时间(jian)转变(bian)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(xie)细(xi)胞和组织能(neng)否存活并发挥作用。这(zhe)些(xie)因素包(bao)括环境(jing)条件(jian)、代谢活动和保存技术。
不同细(xi)胞类型的存活时间(jian)不同。例如，人类的白(bai)细(xi)胞在机体死亡后60到86小时才会死亡。小鼠的骨骼(ge)肌细(xi)胞可在机体死亡后存活14天，而绵羊和山羊的成纤(xian)维细(xi)胞在机体死亡后约一(yi)个月(yue)还可以被培养。
代谢活动在细(xi)胞能(neng)否继(ji)续存活和发挥作用方面起着重要作用。某些(xie)活性细(xi)胞需要持续、大量的能(neng)量供应来维持自身功能(neng)，它们比能(neng)量需求较低的细(xi)胞更难培养。冷(leng)冻(dong)保存等(deng)技术可以让骨髓等(deng)组织样本发挥与来自活体捐献者的样本类似的功能(neng)。
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(zhe)很可能(neng)是为了(le)补偿内稳态的丧(sang)失。此(ci)外，创伤(shang)、感(gan)染和死亡时间(jian)等(deng)因素也会显著影响组织和细(xi)胞的存活能(neng)力。
年龄、健康状(zhuang)况、性别和物种等(deng)因素进一(yi)步决定了(le)生物体死后的情(qing)况。培养和移植胰(yi)岛细(xi)胞就是一(yi)项挑战。胰(yi)岛细(xi)胞会产生胰(yi)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(neng)量成本和保护机制退化(hua)可能(neng)是许多胰(yi)岛移植失败的原因。
目前仍不清楚(chu)这(zhe)些(xie)变(bian)量之间(jian)的相互作用如何使某些(xie)细(xi)胞在生物体死亡后继(ji)续发挥作用。一(yi)种假设(she)是，嵌入(ru)细(xi)胞外膜的专门通(tong)道和泵会充当复杂的电路(lu)。这(zhe)些(xie)通(tong)道和泵产生电信号，使细(xi)胞能(neng)够相互沟(gou)通(tong)并发挥生长和运(yun)动等(deng)特定功能(neng)，进而塑造它们构成的生物体的结构。
不同类型的细(xi)胞在死亡后发生转化(hua)的程度也是未(wei)知数。以前的研究发现(xian)，小鼠、斑(ban)马鱼和人类死亡后，与应激、免疫和表(biao)观遗传调控有关的特定基因会被激活。这(zhe)表(biao)明，不同细(xi)胞类型拥有广泛的转化(hua)潜力。
应用前景
第(di)三状(zhuang)态不仅为大家了(le)解细(xi)胞的适应性提供了(le)新视角，还让人看到了(le)开发新治疗方法的前景。
例如，可以制造源(yuan)自活体组织的微(wei)型生物机器人，在不引发不必要的免疫反应的情(qing)况下输送药物。将经过改造的微(wei)型生物机器人注入(ru)人体，有可能(neng)溶(rong)解动脉粥(zhou)样硬(ying)化(hua)患者动脉内的斑(ban)块，以及(ji)清除囊性纤(xian)维化(hua)患者体内多余的黏(nian)液(ye)。
重要的是，这(zhe)些(xie)多细(xi)胞生物体的寿(shou)命有限，4到6周后会自然降解。这(zhe)种“自毁开关”可防止潜在入(ru)侵细(xi)胞的生长。
更好地了(le)解某些(xie)细(xi)胞如何在生物体死亡后继(ji)续发挥作用以及(ji)转变(bian)为多细(xi)胞实体，有望推动个性化(hua)医学和预防医学的发展。（编译/张琳）