生物學(xué)正面臨一場靜悄悄的革命。當生物學(xué)家彼得·諾布爾和亞歷克斯·波日特科夫從已故青蛙胚胎中提取皮膚細胞時，他們發(fā)現(xiàn)這些細胞并未如預(yù)期般死去，反而在培養(yǎng)皿中自發(fā)重組成一種名為"異種機器人"的全新多細胞有機體。這一發(fā)現(xiàn)動搖了生物學(xué)最基本的概念之一：生與死的界限或許并不像我們想象的那樣清晰。

華盛頓大學(xué)和其他機構(gòu)的研究團隊在最新發(fā)表的研究中提出了"第三狀態(tài)"這一概念——一種超越傳統(tǒng)生死界限的存在形式。在這種狀態(tài)下，來自已死亡生物體的細胞不僅能夠存活，還能重新組織、執(zhí)行全新的功能，甚至形成此前從未見過的生命形式。

細胞的"意外重生"

傳統(tǒng)觀念認為，當一個生物體死亡時，其組成細胞會迅速衰敗。但越來越多的實驗數(shù)據(jù)正在顛覆這一認知。諾布爾團隊對斑馬魚和小鼠的對照實驗顯示，在生物體死亡后的48至96小時內(nèi)，某些基因轉(zhuǎn)錄本的豐度不降反升。這些增加的轉(zhuǎn)錄本涉及應(yīng)激反應(yīng)、免疫、炎癥、細胞凋亡以及發(fā)育調(diào)控等關(guān)鍵通路——這意味著細胞并未"意識到"宿主已經(jīng)死亡，它們?nèi)栽诜e極運作。

更令人驚訝的是，從死亡青蛙胚胎中分離出的皮膚細胞，在實驗室環(huán)境中能夠利用纖毛進行移動、修復(fù)損傷、與環(huán)境互動，甚至展現(xiàn)出自發(fā)性行為。這些被稱為"異種機器人"的細胞集合體，通過一種名為"動力學(xué)自我復(fù)制"的獨特方式進行繁殖——它們會收集環(huán)境中的游離干細胞，將其堆疊成新的異種機器人。這是一種完全不同于傳統(tǒng)遺傳或細胞分裂的復(fù)制機制。

研究并未止步于兩棲動物。塔夫茨大學(xué)的科學(xué)家從成年人類氣管細胞中創(chuàng)造出了"人類機器人"。這些由人類細胞構(gòu)成的微型生物機器人不僅能夠自主移動，還在實驗室中展現(xiàn)出修復(fù)受損神經(jīng)元的能力。當它們被添加到受傷的神經(jīng)細胞上時，能夠促進神經(jīng)組織的自我修復(fù)——這是人類氣管細胞此前從未被發(fā)現(xiàn)的功能。

生物電與細胞通信的秘密

第三狀態(tài)的出現(xiàn)并非隨機現(xiàn)象，而是由復(fù)雜的細胞通信機制驅(qū)動。塔夫茨大學(xué)邁克爾·萊文實驗室的研究揭示，生物電信號在其中扮演關(guān)鍵角色。通過離子通道和蛋白泵產(chǎn)生的跨膜靜息電位，細胞能夠協(xié)調(diào)增殖、分化、遷移和凋亡等行為，甚至編碼大規(guī)模的解剖學(xué)信息，如器官位置和身體軸向。

這種生物電網(wǎng)絡(luò)就像"認知膠水"，將具有獨立能力的細胞單元結(jié)合成更大規(guī)模的自我組織系統(tǒng)。當生物體死亡時，這些通信機制并未立即關(guān)閉。在特定條件下——如提供營養(yǎng)、氧氣和生物電環(huán)境——細胞能夠利用這些殘留的通信能力，開啟全新的生命旅程。

研究還發(fā)現(xiàn)，死亡方式會顯著影響細胞的存活能力。人類基因型-組織表達項目的數(shù)據(jù)顯示，慢性死亡與創(chuàng)傷性死亡的樣本在基因表達譜上存在明顯差異。慢性死亡的皮膚樣本中，成纖維細胞表現(xiàn)出更強的韌性，繼續(xù)與其他細胞進行活躍通信，并激活發(fā)育通路基因和生存通路如PI3K-Akt信號通路。

醫(yī)學(xué)前沿的新可能

第三狀態(tài)的發(fā)現(xiàn)為再生醫(yī)學(xué)打開了前所未有的大門。器官移植領(lǐng)域的研究已經(jīng)證實，從已故捐贈者脊椎骨中提取的造血祖細胞，經(jīng)過冷凍保存后仍能保持高活力和功能，其質(zhì)量與活體捐贈者相當。這些細胞在捐贈者死亡數(shù)小時后仍能維持生存能力，挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)的"腦死亡"定義。

倫敦大學(xué)圣瑪麗醫(yī)院的研究人員對567例心臟驟停患者進行的追蹤顯示，在臨床死亡期間，某些患者的腦電圖出現(xiàn)了長達80分鐘的δ、θ和α波活動爆發(fā)。在存活的患者中，約39%報告了類似意識的體驗，包括靈魂出竅感、回顧一生的經(jīng)歷等。這表明在我們傳統(tǒng)定義的"死亡"狀態(tài)下，腦細胞可能仍在以某種方式運作。

對于糖尿病治療而言，理解細胞存活機制同樣關(guān)鍵。喬斯林醫(yī)學(xué)獎?wù)卵芯堪l(fā)現(xiàn),皮膚成纖維細胞在死后91%的情況下仍可培養(yǎng),而這些細胞保留了供體的疾病特征。這種"代謝記憶"現(xiàn)象提示,細胞在脫離生物體后依然攜帶著重要的生理信息。

重新定義生命與死亡

第三狀態(tài)的提出迫使科學(xué)界重新審視生命的本質(zhì)。當一個多細胞生物體死亡，但其組成細胞仍在存活并執(zhí)行功能時，我們該如何定義"死亡"？這不僅是哲學(xué)問題，更關(guān)乎器官移植的最佳時機、法律上的死亡判定標準，以及對生命生理極限的理解。

研究人員發(fā)現(xiàn),影響第三狀態(tài)的因素包括:生物體的死亡方式、死亡前的狀態(tài)、實體類型、能量需求、死亡時長以及年齡、健康狀況和物種等。代謝活躍度高的細胞比能量需求低的細胞更難在體外培養(yǎng)存活,這揭示了細胞存活的代謝基礎(chǔ)。

值得注意的是，第三狀態(tài)并非意味著細胞具有我們通常理解的"意識"?？茖W(xué)家使用"意識"一詞時，更多指的是細胞對環(huán)境的感知和響應(yīng)能力，以及通過生物電和生化信號進行的復(fù)雜通信。這種原始的"認知"能力使細胞能夠在失去高級組織調(diào)控后，重新組織并形成新的功能結(jié)構(gòu)。

第三狀態(tài)的研究仍處于早期階段，但其潛力已經(jīng)顯現(xiàn)。未來，這些發(fā)現(xiàn)可能幫助人類開發(fā)新的組織修復(fù)技術(shù)、改進器官保存方法、甚至設(shè)計出能夠在體內(nèi)執(zhí)行特定任務(wù)的生物機器人——清除動脈斑塊、修復(fù)脊髓損傷、對抗癌細胞或腸道細菌。

生與死之間的模糊地帶正在擴大。細胞的韌性和可塑性遠超我們的想象,它們在生物體死亡后仍能尋找新的存在方式。這不僅是對生命奧秘的探索,更可能改寫醫(yī)學(xué)、法律乃至哲學(xué)對生命的定義。