Математически модел показва, че клетъчната смърт може да е обратима

Учени от Токийския университет разработиха математически модел на клетъчната смърт, който разширява възможностите за контрол върху края на живота на биологичните системи.

Нова дефиниция за мъртва и жива клетка

Клетъчната смърт е основно понятие в биологичните науки, което обаче няма общовалидна математическа дефиниция. Японски екип предлага такава, базирайки се на способността на мъртвата клетка да се върне към живота. Научното постижение може да бъде полезно при провеждане на биологични и медицински проучвания.

Смъртта е неизбежна и рано или късно застига всеки жив организъм – растение, животно, човек, дори и клетка. Макар че сме научени как да разграничаваме мъртвия от живия организъм, няма широко признато математическо определение за това какво представлява смъртта на клетъчно ниво.

Като се има предвид, че клетъчната смърт играе много важна роля при различни биологични процеси и е свързана със здравето на човека, формулирането на ясна и точна дефиниция за това какво точно означава мъртва или жива клетка е наистина от огромно значение.

Математически метод за определяне границата между живота и смъртта

Асистент Юсуке Химеока от института Universal Biology споделя: „Дългосрочната научна цел, която съм си поставил, е да разбера, от математическа гледна точка, каква е разликата между живота и „неживота“ и защо преминаването от живот към неживот е толкова лесно, а обратното – толкова трудно.“

Проектът на екипа му е насочен към разработването на математическа дефиниция и изчислителен метод за количествено определяне на границата между живота и смъртта. Учените успяват да го постигнат благодарение на една особено важна характеристика на биологичните реакции на системите, а именно ензимните реакции вътре в клетките.

Линията между живота и смъртта е много тънка и зависи от това дали химичните процеси, които вече са спрели, могат отново да бъдат активирани.

» Диференциация, увреждане, стареене и смърт на клетките

Изчислителен метод „стехиометрични лъчи“

Математическата дефиниция за клетъчна смърт на Химеока и колегите му се базира на това дали състоянието на клетката, включително метаболизма й, може да бъде контролирано чрез модулиране дейността на ензимите. Според екипа мъртва е онази клетка, която не може да се върне към живот, въпреки модулацията на биохимичните процеси. Затова учените създават изчислителен метод, с който могат количествено да определят границата между живота и смъртта. Те го наричат „стехиометрични лъчи“. Той се основава на ензимните реакции и на втория закон за термодинамиката, който гласи, че системите преминават по естествен начин от подредено към така нареченото хаотично състояние.

Тези методи могат да дадат нова информация за клетъчната смърт и начините, по които тя може да бъде контролирана в лабораторни условия, за да се съживи клетката.

Хиомеока пояснява: „Изчислителният метод не е приложим при автономни системи като протеините например. Надявам се един ден да можем да разширим периметъра му. Ние наивно вярваме, че смъртта не е обратима, но всъщност може да се окаже, че не е точно така. Смятам, че ако намерим начин да контролираме смъртта, човекът, разбирането му за живота и цялото общество ще се променят изцяло.“