Por: Peter A Noble y Alex Pozhitkov
Tradicionalmente, la vida y la muerte se consideran como opuestas, pero el surgimiento de nuevas formas de vida multicelulares a partir de las células de un organismo muerto introduce un “tercer estado” que se encuentra más allá de los límites tradicionales de la vida y la muerte.
Por lo general, los científicos consideran que la muerte es la interrupción irreversible del funcionamiento de un organismo en su conjunto. Sin embargo, prácticas como la donación de órganos ponen de relieve 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 haya muerto?
Somos investigadores especializados en lo que sucede dentro de los organismos después de que mueren. En nuestro estudio publicado recientemente, describimos cómo ciertas células, cuando se les proporcionan 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. Aunque 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 de maneras 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 extienden mucho más allá de sus funciones biológicas 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 vivo, los cilios se utilizan normalmente para mover la mucosidad.
Los xenobots también pueden 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 el crecimiento dentro o sobre el cuerpo del organismo.
Los investigadores también han descubierto que las células pulmonares humanas solitarias pueden autoensamblarse en organismos multicelulares en miniatura que pueden moverse. Estos antrobots se comportan y estructuran de nuevas maneras. No solo son capaces de navegar por su entorno, sino que también pueden repararse a sí mismos y a las neuronas dañadas 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 pueden evolucionar solo 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.
Condiciones post mortem
Varios factores influyen en si ciertas células y tejidos pueden sobrevivir y funcionar después de que un organismo muere. Estos incluyen las condiciones ambientales, la actividad metabólica y las técnicas de conservación.
Los diferentes tipos de células tienen diferentes tiempos de supervivencia. Por ejemplo, en los seres humanos, los glóbulos blancos mueren entre 60 y 86 horas después de la muerte del organismo. En los ratones, las células del músculo esquelético pueden regenerarse después de 14 días post mortem, mientras que las células de fibroblastos de ovejas y cabras pueden cultivarse hasta un mes más o menos post mortem.
La actividad metabólica juega un papel importante en si las células pueden continuar 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 requisitos de energía. Las técnicas de conservación como la criopreservación pueden permitir que las muestras de tejido, como la médula ósea, funcionen de manera similar a la de las fuentes de donantes vivos.
Los mecanismos de supervivencia inherentes también juegan un papel clave en si las células y los tejidos pueden seguir vivos. Por ejemplo, los investigadores han observado un aumento significativo de la actividad de los genes relacionados con el estrés y los genes relacionados con el sistema inmunitario tras la muerte del organismo, probablemente para compensar la pérdida de homeostasis. Además, factores como los traumatismos, las infecciones y el tiempo transcurrido desde la muerte afectan significativamente a la viabilidad de los tejidos y las células.
Factores como la edad, la salud, el sexo y el tipo de especie también configuran el panorama 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 costes energéticos y la degradación de los mecanismos de protección podrían ser la razón de muchos fracasos en los trasplantes de islotes. No está claro cómo la interacción de estas variables permite que ciertas células sigan funcionando después de la muerte de un organismo. Una hipótesis es que los canales y bombas especializados incrustados en las membranas externas de las células sirven como intrincados circuitos eléctricos. 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 distintos tipos de células pueden sufrir una transformación tras la muerte. Investigaciones anteriores han descubierto que genes específicos implicados en el estrés, la inmunidad y la regulación epigenética se activan tras la muerte en ratones, peces cebra y personas, lo que sugiere un amplio potencial 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 antrobots podrían obtenerse a partir del tejido vivo de un individuo para administrar medicamentos sin desencadenar una respuesta inmunitaria no deseada. Los antrobots diseñados inyectados en el cuerpo podrían 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 apagado” impide el crecimiento de células potencialmente invasivas. Una mejor comprensión de cómo algunas células siguen 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.
Este artículo es una traducción de otro publicado en The Conversation. Puedes leer el texto original haciendo clic aquí.
