Клетъчната смърт е фундаментална концепция в биологичните науки. Въпреки важността ѝ дефиницията ѝ варира в зависимост от контекста, в който се среща, и липсва обща математическа дефиниция.
Изследователи от Токийския университет предлагат нова математическа дефиниция на смъртта въз основа на това дали потенциално мъртва клетка може да се върне към предварително дефинирано „характерно състояние на живот“, което са състоянията на съществуване, които можем уверено да наречем „живи“. Работата на изследователите може да бъде полезна за биологичните изследователи и бъдещите медицински изследвания.
Интересът към смъртта и мрачните събития получи научно обяснение
Въпреки че това не е нещо, за което обичаме да мислим, смъртта в крайна сметка идва за всички, независимо дали става дума за животно, растение, или дори клетка. И въпреки че всички можем да правим разлика между това, което е живо и мъртво, може да е изненадващо да знаем, че смъртта на клетъчно ниво няма широко призната математическа дефиниция, пише SciTechDaily.
Ivana Duic Urushibata / CC-BY-ND
Като се има предвид, че клетъчната смърт играе толкова важна роля в различни биологични процеси и може да има важни последици за здравето, от решаващо значение е да разберем какво наистина имаме предвид под клетъчна смърт, особено в изследванията.
Математически подход към границата между живот и смърт
„Моята дългосрочна научна цел е да разбера присъщата разлика между живот и неживот, математически; защо преходът от неживот към живот е толкова труден, докато обратното е толкова лесно“, казва асистент-професорът Юсуке Химеока от Универсалния институт по биология. „Нашата цел в този проект беше да разработим математическа дефиниция и изчислителен метод за количествено определяне на границата „живот – смърт“. Успяхме да направим това, като използвахме важна характеристика на системите за биологични реакции, по-специално ензимните реакции в клетките.
Химеока и неговият екип предложили математическа дефиниция на клетъчната смърт. Тя се основава на начина, по който клетъчните състояния, включително метаболизмът, могат да бъдат контролирани чрез модулиране на активността на ензимите. Те определят мъртвите състояния като такива, от които клетките не могат да се върнат към очевидно „живо“ състояние, независимо от модулацията на биохимични процеси. Това ги накарало да разработят изчислителен метод за количествено определяне на границата „живот – смърт“, който те наричат „стехиометрични лъчи“.
Има тънка граница между живите и мъртвите, а за клетките това зависи от това дали химичните процеси, които са спрели, могат да бъдат върнати в активните си състояния. Ivana Duic Urushibata / CC-BY-ND
Методът е разработен чрез фокусиране върху ензимните реакции и втория закон на термодинамиката, който гласи, че системите естествено преминават от подредени към неподредени състояния. Изследователите могат да използват тези методи, за да разберат по-добре, да контролират и вероятно дори да обърнат клетъчната смърт в контролирани лабораторни експерименти.
„Този метод на изчисление обаче не е приложим за автономни системи, системите, които правят машината за контрол, като белтъците. Автономността е един от отличителните белези на живите системи. Бих искал да разширя нашия метод, така че да може да се приложи и към тях“, казва Химеока.
Какво се случва в мозъка, когато през него преминава "вълната на смъртта"
„Ние наивно вярваме, че смъртта е необратима, но това не е толкова тривиално и не трябва да е така. Вярвам, че ако смъртта е в състояние да бъде повече под наш контрол, човешките същества, нашето разбиране за живота и обществото ще се променят напълно. В този смисъл разбирането на смъртта е от решаващо значение от гледна точка на науката и социалните последици“, допълва изследователят.
Изследването е публикувано в списание Physical Review Research.
