Científicos descubren un “tercer estado” que se encuentra más allá de la vida y la muerte

Tradicionalmente, la vida y la muerte se consideran 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 la muerte de un organismo?

Somos investigadores que estudiamos lo que ocurre dentro de los organismos después de su muerte . En nuestra revisión publicada recientemente, describimos cómo ciertas células, cuando reciben nutrientes, oxígeno, bioelectricidad o señales bioquímicas, tienen la capacidad de transformarse en organismos multicelulares con nuevas funciones después de la muerte.

El tercer estado desafía la manera en que los científicos suelen entender el comportamiento celular. Si bien las orugas que se metamorfosean en mariposas o los renacuajos que evolucionan hasta convertirse 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 eran capaces de 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 viva, 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 y formar organismos multicelulares en miniatura que pueden desplazarse. Estos antrobots se comportan y estructuran de maneras nuevas. No solo son capaces de orientarse en su entorno, sino que también pueden repararse a sí mismos y a las neuronas dañadas que se encuentren 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 de los organismos puede desempeñar un papel importante en la forma en que la vida se transforma con el tiempo.

Hay varios factores que influyen en la supervivencia y el funcionamiento de determinadas células y tejidos tras la muerte de un organismo, entre ellos las condiciones ambientales, la actividad metabólica y las técnicas de conservación.

Los distintos tipos de células tienen distintos 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 los fibroblastos de ovejas y cabras pueden cultivarse hasta aproximadamente un mes post mortem.

La actividad metabólica desempeña un papel importante en la supervivencia y el funcionamiento de las células. 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 requerimientos energéticos. Las técnicas de conservación, como la criopreservación, pueden permitir que las muestras de tejido, como la médula ósea, funcionen de manera similar a las de las fuentes de donantes vivos.

Los mecanismos de supervivencia inherentes también desempeñan un papel clave en la supervivencia de las células y los tejidos. 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 después de 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 costos de energía y la degradación de los mecanismos de protección podrían ser la razón detrás de muchos fracasos de trasplantes de islotes.

Aún no está claro cómo la interacción de estas variables permite que ciertas células sigan funcionando después de que un organismo muere. Una hipótesis es que los canales y bombas especializados incrustados en las membranas externas de las células sirven como circuitos eléctricos intrincados. Estos canales y bombas generan señales eléctricas que permiten que las células se comuniquen entre sí y ejecuten 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 transformaciones después de la muerte. Investigaciones anteriores han descubierto que genes específicos implicados en el estrés, la inmunidad y la regulación epigenética se activan después de la muerte en ratones, peces cebra y personas , lo que sugiere un potencial generalizado de transformación entre diversos tipos de células.

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 mucosidad en pacientes con fibrosis quística.

Es importante destacar que estos organismos multicelulares tienen una vida útil limitada y se degradan naturalmente después de cuatro a seis semanas. Este “interruptor de seguridad” impide el crecimiento de células potencialmente invasivas.

Una mejor comprensión de cómo algunas células continúan 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.

*Peter A Noble, profesor adjunto asociado de Microbiología, Universidad de Alabama en Birmingham

**Alex Pozhitkov, director técnico sénior de Bioinformática, Irell & Manella Graduate School of Biological Sciences en City of Hope

• Alex Pozhitkov