A vida e a morte são tradicionalmente vistas como opostos. Mas o surgimento de novas formas de vida multicelulares a partir das células de um organismo morto introduz um “terceiro estado”, ultrapassando as fronteiras tradicionais de vida e morte.
Geralmente, cientistas consideram a morte como a interrupção irreversível do funcionamento de um organismo como um todo. No entanto, práticas como a doação de órgãos destacam como órgãos, tecidos e células podem continuar funcionando mesmo após o falecimento de um organismo. Essa resiliência levanta a questão: Quais mecanismos permitem que certas células continuem funcionando após a morte de um organismo?
Somos pesquisadores que investigam o que acontece dentro dos organismos após sua morte. Em nossa revisão recentemente publicada, descrevemos como certas células – quando providas de nutrientes, oxigênio, bioeletricidade ou sinais bioquímicos – têm a capacidade de se transformar em organismos multicelulares com novas funções após a morte.
Vida, Morte e o Surgimento de Algo Novo
O terceiro estado desafia a forma como os cientistas normalmente entendem o comportamento celular. Embora a metamorfose de lagartas em borboletas ou a evolução de girinos em sapos sejam transformações de desenvolvimento familiares, existem poucos casos em que organismos mudam de maneiras não predefinidas. Tumores, organoides e linhagens celulares que podem se dividir indefinidamente em uma placa de Petri, como as células HeLa, não são considerados parte do terceiro estado porque não desenvolvem novas funções.
No entanto, pesquisadores descobriram que células da pele extraídas de embriões de rãs falecidas foram capazes de se adaptar às novas condições de uma placa de Petri em um laboratório, reorganizando-se espontaneamente em organismos multicelulares chamados xenobots. Esses organismos exibiram comportamentos que ultrapassam seus papéis biológicos originais. Especificamente, esses xenobots usam seus cílios – pequenas estruturas semelhantes a pelos – para se mover e navegar pelo ambiente, enquanto em um embrião vivo de rã, os cílios são tipicamente usados para mover muco.
Os xenobots podem se mover, se curar e interagir com seu ambiente de forma independente.
Os xenobots também são capazes de realizar auto-replicação cinemática, o que significa que podem replicar fisicamente sua estrutura e função sem crescer. Isso difere dos processos de replicação mais comuns que envolvem crescimento dentro ou sobre o corpo do organismo.
Pesquisadores também descobriram que células solitárias do pulmão humano podem se auto-agrupar em minúsculos organismos multicelulares que conseguem se movimentar. Esses “anthrobots” se comportam e são estruturados de novas maneiras. Eles não só conseguem navegar pelo ambiente, mas também se reparam e reparam células nervosas lesionadas colocadas próximas a eles.
Tomados em conjunto, esses achados demonstram a plasticidade inerente dos sistemas celulares e desafiam a ideia de que células e organismos só podem evoluir de maneiras predefinidas. O terceiro estado sugere que a morte de um organismo pode desempenhar um papel significativo na forma como a vida se transforma ao longo do tempo.
Imagens de microscopia de uma mancha preta unindo duas paredes foscas em três painéis, e uma teia verde tapando uma lacuna em uma teia rosa
O Diagrama A mostra um “anthrobot” construindo uma ponte sobre um neurônio arranhado ao longo de três dias. O Diagrama B destaca o “ponto” em verde no final do Dia 3. Gumuskaya et al. 2023/Advanced Science, CC BY-SA
Condições pós-morte
Diversos fatores influenciam se certas células e tecidos podem sobreviver e funcionar após a morte de um organismo. Esses fatores incluem condições ambientais, atividade metabólica e técnicas de preservação.
Diferentes tipos celulares têm tempos de sobrevivência variados. Por exemplo, em humanos, os glóbulos brancos sobrevivem entre 60 e 86 horas após a morte do organismo. Em camundongos, células musculares esqueléticas podem ser regeneradas após 14 dias pós-morte, enquanto células de fibroblastos de ovelhas e cabras podem ser cultivadas até cerca de um mês após a morte.
A atividade metabólica desempenha um papel importante na capacidade das células de continuar sobrevivendo e funcionando. Células ativas que requerem um suprimento contínuo e substancial de energia para manterem sua função são mais difíceis de cultivar do que células com menores exigências energéticas. Técnicas de preservação, como a criopreservação, podem permitir que amostras de tecidos, como a medula óssea, funcionem de maneira semelhante à das fontes vivas doadoras.
Mecanismos de sobrevivência inerentes também desempenham um papel fundamental na sobrevivência de células e tecidos. Por exemplo, pesquisadores observaram um aumento significativo na atividade de genes relacionados ao estresse e genes relacionados ao sistema imunológico após a morte do organismo, provavelmente para compensar a perda da homeostase. Além disso, fatores como trauma, infecção e o tempo decorrido desde a morte afetam significativamente a viabilidade de tecidos e células.
Imagem de microscopia de glóbulos brancos e vermelhos em desenvolvimento
Diferentes tipos celulares possuem diferentes capacidades de sobrevivência, incluindo glóbulos brancos. Ed Reschke/Stone via Getty Images
Fatores como idade, saúde, sexo e tipo de espécie também moldam o cenário pós-morte. Isso é evidente no desafio de cultivar e transplantar células das ilhotas pancreáticas, metabolicamente ativas e produtoras de insulina, de doadores para receptores. Pesquisadores acreditam que processos autoimunes, altos custos energéticos e a degradação de mecanismos protetores podem ser a razão por trás de muitos fracassos de transplantes de ilhotas.
Como a interação dessas variáveis permite que certas células continuem funcionando após a morte de um organismo permanece incerto. Uma hipótese é que canais e bombas especializados, embutidos nas membranas externas das células, funcionam como circuitos elétricos intrincados. Esses canais e bombas geram sinais elétricos que permitem que as células se comuniquem entre si e executem funções específicas, como crescimento e movimento, moldando a estrutura do organismo.
A extensão até a qual diferentes tipos celulares podem passar por transformação após a morte também é incerta. Pesquisas anteriores descobriram que genes específicos envolvidos no estresse, imunidade e regulação epigenética são ativados após a morte em camundongos, peixes-zebra e humanos, sugerindo um potencial amplo de transformação entre diversos tipos de células.
Implicações para a Biologia e Medicina
O terceiro estado não apenas oferece novas percepções sobre a adaptabilidade das células. Ele também oferece perspectivas para novos tratamentos.
Por exemplo, anthrobots poderiam ser extraídos de tecido vivo de um indivíduo para administrar medicamentos sem desencadear uma resposta imunológica indesejada. Anthrobots projetados e injetados no corpo poderiam potencialmente dissolver placas arteriais em pacientes com aterosclerose e remover o excesso de muco em pacientes com fibrose cística.
É importante notar que esses organismos multicelulares têm um tempo de vida finito, degradando-se naturalmente após quatro a seis semanas. Esse “interruptor de morte” impede o crescimento de células potencialmente invasivas.
Um melhor entendimento de como algumas células continuam a funcionar e se metamorfoseiam em entidades multicelulares algum tempo após a morte de um organismo oferece promessas para o avanço da medicina personalizada e preventiva.
Este artigo foi republicado do The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original de Peter A Noble e Alex Pozhitkov clicando aqui.
