Клітинна смерть – це фундаментальне поняття у біології. Але, незважаючи на свою важливість, його визначення змінюється залежно від контексту, в якому воно відбувається, він не має загального математичного визначення.
Тепер дослідники з Токійського університету запропонували нове математичне визначення смерті, повідомляє SciTechDaily. Воно засноване на тому, чи потенційно мертва клітина може повернутися до зумовленого «репрезентативного стану життя», тобто стану буття, який ми можемо з упевненістю назвати «живими». Ця робота може бути корисною для майбутніх біологічних і медичних досліджень.
Як би це не було страшно визнавати, смерть приходить до всіх живих істот, будь то люди, тварини рослини або навіть клітини. Хоча ми всі можемо відрізнити живе від мертвого, смерть на клітинному рівні не має єдиного математичного визначення.
Але клітинна смерть відіграє важливу роль у багатьох біологічних процесах і може мати важливі наслідки для здоров’я. Тому дуже важливо розуміти, що насправді мається на увазі під клітинною смертю.
«Моя довгострокова наукова мета – зрозуміти невід’ємну різницю між життям та нежиттям з математичної точки зору; чому перехід від нежиття до життя настільки складний, а навпаки настільки простий. Наша мета в цьому проєкті полягала у розробці математичного визначення та обчислювального методу для кількісної оцінки межі життя та смерті. Ми змогли це зробити, використовуючи важливу особливість біологічних реакційних систем, зокрема ферментативні реакції всередині клітин», – заявив Юсуке Химеока з Універсального інституту біології.
Химеока та його команда запропонували математичне визначення клітинної смерті. Воно ґрунтується на тому, як можна контролювати клітинні стани, включаючи метаболізм, шляхом модуляції активності ферментів. Вони визначають мертві стани як стани, у тому числі клітини, що неспроможні повернутися в здається «живе» стан, незалежно від модуляції будь-яких біохімічних процесів. Це призвело їх до розробки обчислювального методу для кількісної оцінки межі життя та смерті, яку вони називають «стехіометричними променями».
Метод створений з упором на ферментативні реакції та другий закон термодинаміки, який свідчить, що системи природним чином переходять із упорядкованих у невпорядковані стани. Цей підхід дозволив ученим зрозуміти, контролювати і навіть звернути назад клітинну смерть в контрольованих лабораторних експериментах.
«Ми наївно віримо, що смерть є незворотною, але це не так тривіально і не обов’язково так. Я вважаю, що якщо смерть стане більш підконтрольною нам, людям, наше розуміння життя та суспільства повністю зміняться. У цьому сенсі розуміння смерті має вирішальне значення з погляду науки та соціальних наслідків», – заявив Химеока.
Раніше вчені змогли пояснити стійкість тихоходок до радіації. Вони виділили гени, які допомагають крихітним істотам протистояти руйнівному впливу випромінювання.