Se le tue cellule continuano a funzionare, cosa significa morire?

Salute 'Sono il mio fegato, il mio stomaco, il mio rene? Tutte queste cose funzionano ancora quando sarò morto».

  • Ci sono un po' di più 37 trilioni di cellule in un essere umano standard. Costituiscono la pelle, il cervello, il fegato, i muscoli, tutto. Fanno quello che pensi come, beh, te.

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    Ma quando muori, tutte quelle cellule non muoiono istantaneamente con te. Anche se te ne sei andato, molte delle tue cellule continuano a funzionare nelle ore e nei giorni successivi alla morte, e alcune addirittura lo mostrano è aumentato attività, trova uno studio in Comunicazioni sulla natura pubblicato la scorsa settimana . Comprendere esattamente cosa fanno le cellule dopo la morte fornisce informazioni sulle basi del comportamento cellulare, ma ha anche alcune applicazioni pratiche, come prevedere meglio l'ora della morte di un cadavere da utilizzare nelle indagini penali.



    Roderic Guigó, biologo computazionale e coautore dello studio, non ha deciso di sviluppare un nuovo strumento per la scienza forense. Passa le sue giornate chiedendosi cosa faccia agire le cellule in modi diversi. Perché una cellula della pelle è una cellula della pelle, quando una cellula del fegato contiene lo stesso materiale genetico? Per rispondere a ciò, esamina l'espressione genica. Anche se ogni cellula porta l'intero genoma di un organismo, solo alcuni geni vengono attivati ​​o espressi in ogni cellula, motivo per cui possono essere così diversi l'uno dall'altro.



    Un modo in cui i ricercatori possono capire quando un gene è attivato è cercare segni di trascrizione genica, che è il primo passo nell'espressione genica. Segmenti di DNA vengono copiati in una molecola chiamata RNA, che andrà a formare una proteina, che in realtà fa qualcosa nel corpo ed esprime il gene da cui proviene.

    Ma Guigó dice che nello studio dell'espressione genica, gli scienziati fanno molto affidamento su campioni di tessuto post-mortem. Questa è una grande parte della biologia, dice. Si basa sull'analisi di campioni di persone morte. Il nostro interesse principale non è l'espressione genica nella morte, ma l'espressione genica nei vivi. Abbiamo misurato inizialmente l'espressione che proveniva da campioni post-mortem per vedere se potevano essere una buona stima per l'espressione genica nelle persone che sono vive.



    Guigó e il nuovo studio del suo team hanno esaminato più di 7.000 campioni di 36 tipi di tessuto umano da 540 donatori. Cercando i livelli di RNA, potevano vedere se e quanta espressione stava avvenendo. 'Abbiamo scoperto che ogni tessuto ha un modello specifico di cambiamenti dopo la morte', dice. 'Non è lo stesso cosa succede nel muscolo, cosa succede nella pelle, cosa succede nel cervello.' Hanno anche scoperto, un po' inaspettatamente, che il corpo non si calma uniformemente; in molti luoghi, il modello specifico di un tessuto coinvolge diversi geni che diventano più espressi.

    Peter Noble, un microbiologo dell'Università di Washington, non è stato coinvolto nel nuovo studio, ma la sua precedente ricerca ha mostrato risultati simili negli animali. Anche lui inizialmente non si è concentrato sull'esame dell'espressione genica dopo la morte. Lui e i suoi colleghi hanno inventato un nuovo metodo per calcolare l'espressione genica e volevano un modo per testarlo.

    Un collega del Max Planck Institute for Evolutionary Biology in Germania ha detto a Noble che erano in procinto di passare dal pesce zebra ai topi come modello animale. Abbiamo detto, se hai intenzione di uccidere tutti questi pesci forse dovremmo fare un esperimento, mi dice Noble.



    Quello che hanno scoperto nel 2017, proprio come nei tessuti umani di Guigó, è che ci sono alcuni geni nelle cellule che diventano Di più espresso dopo la morte di un organismo. Abbiamo pensato, solo per buon senso, che le trascrizioni genetiche dovrebbero scomparire molto velocemente dopo che qualcosa muore, dice. Ed è vero che circa il 99 percento dei geni scompare. Ma c'è un certo 1-2 percento che in realtà aumento dell'abbondanza di trascrizione attraverso il tempo.

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    L'anno scorso, lui ha pubblicato i suoi risultati : 1.063 geni nel pesce zebra e nei topi erano significativamente più abbondanti anche fino a 96 ore dopo la morte. La maggior parte dei geni che sono diventati più attivi lo hanno fatto nella prima mezz'ora dopo la morte, ma alcuni hanno aspettato 24 ore e altri fino a 48 ore. Sicuramente sono rimasto molto scioccato dal fatto che abbiamo ottenuto questo risultato, dice. Non era previsto. Quando ne ho parlato alla gente, hanno alzato gli occhi al cielo e hanno pensato che fossi pazzo.

    Noble e il suo team lo chiamavano il crepuscolo della morte, quando un organismo non è né un corpo vivente né un cadavere decomposto, ma in transizione tra i due.

    Alcuni dei geni che Noble ha trovato avevano un senso: erano coinvolti nella guarigione delle ferite, nelle risposte allo stress o nei modi per spegnere la cellula. Ma altri geni sono stati una sorpresa. Ciò che è stato davvero interessante è stato il fatto che alcuni geni fossero coinvolti nello sviluppo, dice Noble. In particolare, lo sviluppo dell'embrione.

    Quando Noble ha analizzato le sue scoperte attraverso un database sul cancro, ha anche scoperto che molti dei geni che aumentavano di attività erano associati al cancro, sia con la soppressione che con la sua causa. Ritiene che ciò potrebbe avere implicazioni per i riceventi di trapianto che hanno dimostrato di avere maggiori probabilità di contrarre il cancro. In precedenza, si pensava che questo fosse un problema immunologico, ma ora Noble pensa che questi geni del cancro accesi potrebbero avere un ruolo.

    Nel nuovo studio, Guigó non ha trovato espressione nei geni dello sviluppo, sebbene li abbia cercati. Tuttavia, ci sono state alcune sorprese. Uno era che in molti tessuti hanno visto un aumento di un gene che produce una proteina che trasporta l'ossigeno. Dopo la morte, potresti aspettarti di vedere meno di questo poiché, dopo tutto, c'è meno ossigeno nel corpo. Ma Guigó ipotizza che le cellule potrebbero percepire la mancanza di ossigeno e produrre più di questa proteina con la speranza di reclutare più ossigeno, dice. Hanno anche visto un aumento di un enzima coinvolto nella produzione di RNA, la molecola che aiuta l'espressione genica.

    Guigó afferma che mentre ogni tessuto si comportava in modo diverso, c'era coerenza all'interno di ciascuno per potenziali applicazioni forensi. La scienza forense ha molti modi per cercare di indovinare l'ora della morte, dalla temperatura corporea, misurare il rigor mortis, misurare vari livelli chimici o persino vedere quali insetti hanno colonizzato il corpo. Ma c'è sempre spazio per metodi più accurati.

    Nobile ha pubblicato un articolo che ha usato le sue scoperte per mostrare che poteva calcolare l'ora della morte usando il modello di trascrizioni geniche che ha visto nel pesce zebra e nei topi. Il team di Guigó ha creato un software che, basandosi sui modelli di morte di 399 persone, è stato in grado di prevedere i tempi di morte di altre 129. Sulla base dei cambiamenti noti dell'attività genica, ha cercato aumenti o diminuzioni simili per fare le sue ipotesi.

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    Il software ha scoperto, ad esempio, che nel sangue, la diminuzione dell'attività dei geni coinvolti nella produzione del DNA, nella risposta immunitaria e nel metabolismo, ma un aumento di quelli coinvolti nelle risposte allo stress, indicava che la persona era morta circa 6 ore prima della conservazione, segnalato Scienza.

    E che dire della domanda originale di Guigó: con tutto quello che abbiamo scoperto su come cambia il corpo dopo la morte, possiamo ancora usare i tessuti morti per studiare quelli vivi?

    Se conosciamo i geni che cambiano dopo la morte, possiamo controllarli e ottenere comunque molte informazioni utili dai campioni post-mortem, dice. Correggendo questi fattori, possiamo effettivamente ottenere un'ottima rappresentazione dell'espressione genica nei viventi.

    In generale, non è rivoluzionario sapere che il tuo corpo può continuare dopo la tua morte, dice Guigó, è per questo che possiamo estrarre cuori e fegati da una persona morta e trapiantarli in qualcun altro. Tuttavia, può essere una sensazione inquietante sapere che le tue cellule continuano a vorticare dopo che le hai lasciate, e persino possono essere più vive senza di te, almeno per un po'.

    Ci sono parti del corpo che sono ancora vive quando il corpo stesso muore, dice Guigó. Cosa significa? Questa è una domanda che forse non è per la scienza. Qual è la differenza tra la morte di un individuo e la morte delle parti che costituiscono l'individuo? Sono il mio fegato, il mio stomaco, il mio rene? Tutte queste cose funzionano ancora quando sarò morto. Sono vivi, ma io sono morto. In sostanza, l'idea che emerge è che la vita è solo un'azione coordinata di tutte queste parti, e la morte dell'individuo è la mancanza di tale coordinamento.

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