这篇文章讨论了“生物机器人”的出现,它们是由已故生物的细胞形成的多细胞生物,挑战了传统的生死观念。这些生物机器人,具体称为“异种机器人”和“人形机器人”,在原始生物死亡后表现出新的功能和行为。
生命的第三种状态:
传统上,生与死被视为对立的。但是,从死亡生物体的细胞中诞生新的多细胞生命形式,则带来了超越传统生与死界限的“第三种状态”。
- 这项研究提出了生命与死亡之间的“第三种状态”,即某些细胞在生物体死亡后仍能继续发挥作用,甚至转变成新的多细胞实体。
- 这挑战了人们对细胞行为和生物体死亡的传统理解。
研究人员发现:
- 从死蛙胚胎中提取的皮肤细胞能够适应实验室培养皿的新环境,自发重组为称为异种机器人的多细胞生物。
这些生物表现出的行为远远超出了它们原来的生物学角色。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,而在活蛙胚胎中,纤毛通常用于移动粘液。
- 还能够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复制其结构和功能。这与更常见的在生物体内或生物体上生长的复制过程不同。
研究人员还发现:
- 单个人类肺细胞可以自我组装成能够四处移动的微型多细胞生物。
- 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细胞。
综合起来,这些发现证明了细胞系统固有的可塑性,并挑战了细胞和生物只能以预定方式进化的观点。第三种状态表明,生物体死亡可能在生命随时间转变的过程中发挥重要作用。
细胞存活时间
不同类型的细胞存活时间不同。例如,人类的白细胞在生物体死亡后 60 至 86 小时内死亡。小鼠的骨骼肌细胞可以在死后 14 天再生,而绵羊 和 山羊的成纤维细胞可以在死后培养一个月左右。
代谢活动对细胞能否继续存活和发挥功能起着重要作用。需要持续大量能量供应才能维持功能的活性细胞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发挥与活体供体来源类似的功能。
固有的生存机制对于细胞和组织能否存活也起着关键作用。例如,研究人员观察到生物体死亡后应激相关基因和免疫相关基因的活性显著增加,这可能是为了弥补体内平衡的丧失。此外,创伤、感染和死亡后的时间等因素也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影响了死后情况。这一点体现在从捐赠者到接受者培养和移植代谢活跃的胰岛细胞(这些细胞在胰腺中产生胰岛素)的挑战中。
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。
对生物学和医学的影响
第三种状态不仅为细胞的适应性提供了新的见解,也为新的治疗方法带来了希望。
例如,人体机器人可以从个人的活体组织中获取,用于输送药物,而不会引发不必要的免疫反应。注入体内的工程化人体机器人可能会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多余粘液。
重要的是,这些多细胞生物的寿命有限,四到六周后就会自然降解。这种“终止开关”可以阻止潜在入侵细胞的生长。