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彼得·诺布尔和亚历克斯·波日特科夫在The Conversation上的文章，介绍了一种打破生死界限的全新生命机制。
生与死，传统上被视为对立的。然而，从死去生物的细胞中催生新的多细胞生命形式，引入了超越生死传统界限的“第三状态”。
通常，科学家认为死亡是生物整体功能的不可逆停止。然而，器官捐献等实践表明，即使在生物死亡后，器官、组织和细胞仍能继续发挥作用。
这种持续性引出了一个问题：是什么机制使某些细胞在生物死亡后仍能继续工作？
我们是研究生物死亡后体内发生变化的科学家。在我们最近发表的综述中，我们描述了某些细胞在提供营养、氧气、生物电或生化信号的情况下，如何在死亡后转变为具有新功能的多细胞生物。
生命、死亡与新事物的出现
第三状态挑战了科学家对细胞行为的传统理解。
虽然毛毛虫变成蝴蝶或蝌蚪进化成青蛙，是人们熟悉的发育转变，但生物体以非预定方式发生改变的情况却很少。像海拉细胞这样能够在培养皿中无限分裂的肿瘤、类器官和细胞系，并不被视为第三状态的一部分，因为没有发展出新的功能。
注：海拉细胞（HeLa细胞）是一种源自于美国黑人女性Henrietta Lacks（海瑞塔·拉克斯）的宫颈癌细胞的细胞系，于1951年被其主治医生从她的细胞中得到并分离培养而来。 这种细胞不同于一般人类细胞，它能够无限制地不断分裂并生长，其生命跨度已经远远超过了人类的寿命极限，所以海拉细胞也称为不死细胞。
然而，研究人员发现，从已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，自发地重组为一种名为异种机器人（xenobots）的多细胞有机体。
这些有机体表现出远超原始生物功能的行为。具体而言，这些异种机器人利用它们的纤毛——一种类似毛发的小结构，在周围环境中导航和移动，而在活青蛙胚胎中，纤毛通常用于推动粘液。
异种机器人还能进行动力学自我复制，即无需生长就能物理上复制其结构和功能。这与更常见的通过生长实现的复制过程不同，后者通常发生在有机体体内或表面。
研究人员还发现，单个的人类肺细胞可以自我组装成微型的多细胞有机体，并具备移动能力。
这些“类机器人”（anthrobots）表现出全新的结构和行为方式。它们不仅能在周围环境中导航，还能修复自身及附近受损的神经元细胞。
总的来说，这些发现展示了细胞系统的固有可塑性，并挑战了细胞和有机体只能按照预定方式进化的观念。
第三状态表明，生物体的死亡，可能在生命如何随时间转变中扮演重要角色。
死后的状况
多种因素决定了某些细胞和组织在生物体死亡后，是否能够存活并继续发挥功能，包括环境条件、代谢活动和保存技术。
不同类型的细胞有不同的存活时间。例如，在人类中，白细胞在生物体死亡后60至86小时内死亡；在小鼠中，骨骼肌细胞在死亡后14天内仍能再生，而绵羊和山羊的成纤维细胞可以在死亡后一个月左右进行培养。
在细胞能否继续存活和发挥功能中，代谢活动起着重要作用。那些需要持续大量能量以维持功能的活跃细胞，比能量需求较低的细胞更难培养。保存技术，如低温保存可以使骨髓等组织样本，像活体捐献源一样继续发挥作用。
固有的生存机制，也在细胞和组织是否能继续存活中扮演着关键角色。
例如，研究人员观察到生物体死亡后，压力相关基因和免疫相关基因的活动显著增加，可能是为了补偿体内稳态的丧失。
此外，创伤、感染和死亡后经过的时间等因素，也显著影响组织和细胞的活力。
其他因素如年龄、健康状况、性别和物种类型也会进一步影响死亡后的环境。这一点可以从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）所面临的挑战中看到。
研究人员认为，免疫自我反应、高能量消耗以及保护机制的退化，可能是导致许多胰岛移植失败的原因。
这些变量如何相互作用，使某些细胞在生物体死亡后仍能继续发挥功能，目前尚不清楚。一个假设是，细胞外膜中嵌入的特殊通道和泵作为复杂的电路，生成电信号，使细胞能够相互通信并执行特定功能，如生长和运动，从而塑造它们所形成的生物体的结构。
不同类型的细胞，在死亡后能进行多大程度的转变也不确定。先前的研究发现，小鼠、斑马鱼和人类在死亡后，某些与压力、免疫和表观遗传调控相关的基因被激活，这表明各种细胞类型具有广泛的转变潜力。
对生物学和医学的影响
第三状态不仅为细胞的适应性提供了新的见解，也为新型治疗方法带来了希望。
例如，类机器人（anthrobots）可以从个人的活体组织中提取，用于输送药物而不会引发不必要的免疫反应。注入体内的工程类机器人有可能在动脉粥样硬化患者体内溶解动脉斑块，并在囊性纤维化患者体内去除多余的粘液。
重要的是，这些多细胞有机体的寿命有限，通常在四到六周后自然降解。这种“自毁开关”能够防止潜在的侵入性细胞增长。
深入了解某些细胞在生物体死亡后，如何继续发挥功能并转变为多细胞实体，有望推动个性化和预防性医学的发展。
关于作者：彼得·诺布尔是华盛顿大学微生物学副教授，亚历克斯·波日特科夫是希望之城 Irell & Manella 生物科学研究生院生物信息学高级技术主管。
