Stamcellen van een klauwkikkerfoetus (A) worden behandeld (B) en vormen vervolgens ‘Pac-~Mannetjes’ (C) waarna ze zichzelf spontaan repliceren (blauwe pijltjes)(afb: Michael Levin et al./ PNAS)
Een cel leeft of is dood, toch? Peter Noble van de universiteit van Alabama en Alex Pozhitkov van het Beckmaninstituut (?) stellen dat er in een meercellig organisme nog een derde toestand zou zijn en die niet-dode cellen zouden weer nieuwe weefsels kunnen vormen.
Als een meercellig organisme zoals de mens dood is dan wil dat niet zeggen dat alle cellen meteen het loodje hebben gegeven. Van de dode kan het hart of een ander orgaan in een ander mens ‘gewoon’ weer functioneren. Cellen kunnen blijven functioneren, zelfs na de ondergang van een organisme. Deze veerkracht roept de vraag op: welke mechanismen zorgen ervoor dat bepaalde cellen kunnen blijven werken nadat een organisme is gestorven?
Noble c.s. onderzoeken wat er gebeurt in organismen nadat ze zijn gestorven. In het jongste artikel (waar ik geen toegang toe heb; as) beschrijven ze hoe bepaalde cellen – wanneer ze worden voorzien van voedingsstoffen, zuurstof, bio-elektriciteit of biochemische signalen – het vermogen hebben om na de dood te transformeren in meercellige organismen met nieuwe functies.
De derde toestand daagt wetenschappers uit meer van de cel aan de weet te komen, stelt Noble. Rupsen veranderen in vlinders, kikkervisjes in kikkers evolueren, maar het komt niet vaak voor dat organismen veranderen op manieren die niet vooraf bepaald zijn. Tumoren, kweekorgaantjes en cellijnen die zich in een petrischaaltje voor onbepaalde tijd kunnen delen zouden geen vertegenwoordigers van de derde toestand zijn aangezien die geen nieuwe functies (kunnen) ontwikkelen.
Onderzoekers rond Michael Levin ontdekten echter dat huidcellen uit dode kikkerembryo’s zich konden aanpassen aan de nieuwe omstandigheden in een petrischaaltje in het lab, waarbij ze zich spontaan reorganiseerden tot meercellige organismen die xenobots worden genoemd.
Deze organismen vertoonden gedrag dat veel verder gaat dan hun oorspronkelijke biologische rol. Zo gebruiken deze xenobots hun cilia (trilhaartjes) om door hun omgeving te navigeren, terwijl in een levend kikkerembryo die trilhaartjes doorgaans worden gebruikt om slijm te verplaatsen.
Veel toepassingen (?)
Noble en Pozhitkov zien die xenobots tot veel in staat. Ze bewegen (dus), zouden weefsel kunnen herstellen en ze reageren op hun omgeving. Ze kunnen ook kinematische zelfreplicatie uitvoeren, wat betekent dat ze hun structuur en functie fysiek kunnen repliceren zonder te groeien. Dit verschilt van de gebruikelijkere replicatieprocessen waarbij groei in of op het lichaam van het organisme betrokken is.
Onderzoekers rond diezelfde Levin hebben ook ontdekt dat afzonderlijke menselijke longcellen zichzelf kunnen assembleren tot meercellige miniorganismen die zich kunnen verplaatsen. Deze antrobots gedragen zich anders en zijn op nieuwe manieren gestructureerd, stellen de onderzoekers. Ze zijn niet alleen in staat om door hun omgeving te navigeren, maar kunnen ook zichzelf en beschadigde zenuwcellen in de buurt repareren.
Alles bij elkaar demonstreren deze bevindingen de inherente veelzijdigheid van celsystemen en die zetten het idee op scherp dat cellen en organismen zich alleen op vooraf bepaalde manieren kunnen ontwikkelen. De derde toestand suggereert dat de dood van organismes een belangrijke rol kan spelen in de manier waarop het leven in de loop van de tijd verandert, stellen de twee auteurs. De vraag is natuurlijk wat bepaalt of een cel zich in dezelfde toestand bevindt en hoe ziet dat er epigenetisch uit (welke genen zijn er al of niet actief), want je moet dat natuurlijk wel weten als je al die toepassingen wilt kunnen gebruiken. Ik(=as) wacht in spanning af.
Bron: phys.org, the Conversation