До того, как мы становимся собой, и даже до того, как у нас появляется мозг, наши клетки уже проявляют активность: они соединяются, делятся, начинают выполнять разные функции и создают строительные блоки, которые в конечном итоге формируют сознательный организм. Эти клетки не только предшествуют появлению личности, но и продолжают жить после нашей смерти.
Длительное время после того, как человек уходит в мир иной, клетки по-прежнему проявляют свою активность. Некоторые из них могут функционировать в мертвом теле до нескольких дней, в то время как другие сохраняют жизнеспособность неделями.
Что же на самом деле происходит внутри клеток, которые так яростно сопротивляются жестокой правде? До недавнего времени никто не уделял этому вопросу достаточно внимания, а сегодня уже целый ряд исследований опровергает некоторые из традиционных предположений о сущности смерти.
После того как организм погибает, клетки тела не только пытаются выжить, они буквально борются за свое существование. В ответ на то, что что-то пошло не так, активность некоторых генов после смерти резко возрастает.
Для сравнения можно привести пример с астронавтом в космосе, у которого внезапно прерывается радиосвязь, и он начинает отчаянно посылать сигналы на Землю, даже не подозревая, что все, чем он дорожил, погибло в результате ядерной катастрофы.
Ученные, изучающие детали посмертной генетической активности, считают, что она влияет на последующую трансплантацию органов, на генетические исследования и проведение судебно-медицинской экспертизы. Но сначала им нужно убедить своих коллег из научного сообщества, что жизнь клеток после смерти человека стоит дальнейших исследований. Исследователь, химик и генетик Центра исследований раковых заболеваний «Хоуп» в Калифорнии Александр Пожитков считает, что на такие исследования невозможно получить грант, поскольку звучит все это слишком уж странно.
Да, так оно и есть
Все началось в 2009 году, когда Пожитков проходил аспирантуру в Институте революционной биологии Макса Планка в Германии. Именно там он получил возможность реализовать проект, о котором мечтал более 10 лет.
В своем исследовании Пожитков использовал около 30 рыбок Данио-рерио. Эта тропическая рыбка часто используется в исследованиях из-за прозрачности ее эмбрионов, что существенно упрощает наблюдение за их развитием. Александр вызывал шок, погружая рыбок в резервуар с ледяной водой, а затем помещал обратно в емкость с водой температурой 28 градусов Цельсия.
На протяжении следующих 4 дней ученый периодически доставал несколько рыбин из резервуара, замораживал их в жидком азоте, а затем анализировал их матричную РНК. Это нитевидные молекулы, содержащие информацию о первичной структуре белков, каждая нить которых является схемой какой-то из секций ДНК. Позже Пожитков с коллегами провел эксперимент на мышах.
Изучив активность матричной РНК после смерти более детально, коллега Пожиткова Питер Ноубл (на то время биохимик Вашингтонского университета) был поражен результатами. Как и следовало ожидать, синтез белков прекращался сразу же после смерти рыб и мышей. Но измерение уровня матричной РНК показало его увеличение после смерти на 1%.
Некоторые нити подавали признаки жизни даже спустя несколько дней после гибели организма. Ученые же, напротив, ожидали увидеть полное прекращение любой активности после того, как рыба или мышь отправятся в мир иной.
«Это было самым странным из того, что мне доводилось видеть», говорит Нобул.
Однако после обнародования своего открытия Ноубл и Пожитков подверглись огромной критике. Первая их публикация появилась в 2016 году на сайте bioRxiv, а бумажная версия стала доступной для ознакомления в 2017 году в журнале Open Biology. В основном критика касалась того, что исследователи могли неверно истолковать статистическую погрешность.
Преподаватель молекулярной биологии Университета Кента Питер Эллис считает, что поскольку скорость гибели разных клеток отличается, возможно, количество «записанной» во все еще живых генах информации составляло большую часть всех таких «записей». Он предлагает это сравнить с носками в комоде. Если вы потеряете красные носки, то оставшиеся белые будут составлять большую часть всех ваших носков, хотя это не означает, что у вас их стало больше.
Тем не менее, после первой публикации на данную тему появились и другие работы о том, что после смерти организма в его клетках все же происходят какие-то процессы. В исследовании, опубликованном в журнала Nature Communications, во время изучения образцов человеческой ткани ученые выявили сотни генов, которые увеличивали свою экспрессию после смерти.
Одни гены погибали сразу, но активность других только увеличивалась. Так, отвечающий за рост ген EGR3 резко увеличивал экспрессию на протяжении 4 часов после гибели организма. Изменение активности других генов было менее существенным (вроде гена CXCL2, подающего сигнал кровяным клеткам скапливаться в местах воспалительных процессов или инфекционного заражения).
По словам исследователя Педро Феррейры и Университета Порто, описанные выше изменения, были не просто пассивным результатом неравномерной деградации транскрипций, как в случае с потерявшимися красными носками. Он уверен, что происходило нечто такое, что регулировало активность генов «даже после смерти организма».
Последние сигналы бедствия
Когда организм погибает, следом за ним умирают самые важные его клетки нейроны. Но более «простые» клетки продолжают свою активность на протяжении дней или даже недель, в зависимости от факторов вроде температуры и степени разложения.
В одном из исследований 2015 года ученые сумели найти в козьих ушах живые клеточные культуры даже спустя 41 день после того, как сама коза погибла. Клетки были найдены в фибробластах, формирующих соединительные ткани. Поддержание их жизни на протяжении 41 дня стало возможным благодаря обычному охлаждению тела.
Питер Эллис объясняет: «На клеточном уровне смерть организма не играет никакой роли». Но смерть влияет на мир клеток как минимум через прекращение поступления в них кислорода и питательных веществ. Так что же тогда способствует посмертной экспрессии генов? На этот вопрос пока нет ответа, однако новый доклад Ноубла и Пожиткова содержит кое-какие соображения по этому поводу.
Результаты исследования еще не прошли экспертную оценку, но на основании данных, полученных во время изучения рыбок Данио-рерио и мышей, Ноубл заметил, что активная посмертная матричная РНК отличается от обычной прижизненной мРНК.
По словам Ноубла, около 99% всех транскрипций РНК в клетках прекращаются сразу после смерти организма. А оставшийся 1% уникален: это определенные типы нуклеотидов, связанных с молекулами, регулирующими мРНК после транскрипции. По большому счету, именно это и поддерживает активность клеток после смерти.
Пожитков и Ноубл доказывают, что данный механизм может быть частью реакции клеток на то, что организм теоретически может вернуться к жизни. В предсмертной агонии клетки просто пытаются сделать возможной экспрессию определенных генов, как в случае какого-либо воспаления.
С точки зрения Эллиса, это открытие относится к побочным эффектам процессов, которые могут быть интересными при жизни организма, но после его смерти являются всего лишь схематическим изображением самих себя.
Но Педро Феррейра не отрицает и практическое значение открытия. Некоторые исследования проводятся с использованием образцов тканей, извлеченных из тела. Очень важно понимать, как транскрипция меняется после смерти, чтобы не спутать результаты исследований с «последними сигналами бедствия» клеток.
Феррейра и его команда научились точно определять время смерти организма, основываясь на посмертных изменениях в генной экспрессии. А это может стать незаменимым инструментом в криминалистике. Однако у Феррейры и его коллег было преимущество они знали, что их образцы были изъяты у доноров без каких-либо заболеваний и хранились с использованием самых современных технологий.
А в реальной жизни такие факторы как предсмертное состояние человека, температура окружающей среды и время, предшествующее взятию образца, могут повлиять на продолжительность жизни РНК. Другими словами, данная техника все еще далека от возможности ее применения в системе правосудия.
У Ноубла и Пожиткова на уме несколько другие практические соображения. Органы для трансплантации какое-то время проводят вне тела донора, и их РНК может начать посылать своего рода сигналы бедствия. Существует вероятность, что в будущем это повлияет на жизнь получателя таких органов. В конце концов, получатели донорских органов подвержены более высокому риску появления канцерогенных заболеваний, чем все остальное население планеты. Возможно, это связано не с тем, что они принимают иммуноподавляющие препараты, а именно с «посмертными процессами в самом органе».
По состоянию на сегодняшний день исследования клеточный жизни после смерти находятся в подвешенном состоянии. Ноубл занят поисками новой работы после своего увольнения из Университета Алабамы, а финансирование исследований Пожиткова в Центре Хоуп перенаправлено на другие проекты. Но оба ученых до сих пор уверены в том, что их открытия не должны оказаться в одном ряду с выдумками причудливой науки.
Перевод: medium.com