Есть ли жизнь после смерти? Биология отвечает на этот вопрос так: после гибели многоклеточного организма некоторые клетки в течение нескольких дней продолжают функционировать. Мы расскажем о недавнем исследовании, которое раскрывает работу генов в телах умерших животных. Препринт статьи опубликован на сайте bioRxiv.org.
Когда человек умирает, далеко не весь организм сразу же прекращает свою жизнедеятельность. В трупе продолжаются биологические процессы, поскольку не все ткани пока еще «знают» о том, что стали бесполезными. Системы отключаются постепенно, но через довольно короткое время все они перестают работать. Даже клетки волос и ногтей, которые, согласно распространенному заблуждению, продолжают расти у покойников, на самом деле останавливают свое деление вскоре после смерти.
Питер Ноубл (Peter Noble), Александр Пожитков (Alexander Pozhitkov) из Вашингтонского университета в Сиэтле и их коллеги исследовали активность генов и работу органов в рыбках данио-рерио (Danio rerio) и домовых мышах (Mus musculus) сразу же после их смерти. Для этого ученые оценили количество транскриптов — молекул РНК, которые образуются в процессе транскрипции (чтения ДНК) и либо переносят закодированную в генах информацию к местам синтеза белков (матричная РНК, мРНК), либо регулируют активность других генов (некодирующая РНК). Увеличение количества определенных транскриптов говорит о том, что соответствующий ген повысил свою активность.
Генетики определяли концентрацию различных молекул мРНК в 43 рыбках данио-рерио и в печени и мозге 20 лабораторных мышей. Измерения проводились несколько раз через равные промежутки времени в течение четырех дней после смерти живых существ. Результаты затем сравнивались с теми данными, что были получены во время их смерти.
Как и ожидалось, концентрация мРНК уменьшалась с течением времени, однако транскрипты, связанные с 548 генами данио-рерио и 515 генами мышей, демонстрировали пики в своем количестве после смерти животных. Такой результат означает, что в умершем организме имеется достаточно энергии для того, чтобы некоторые гены оставались активными в течение продолжительного времени, несмотря на гибель всей биологической системы.
По словам Ноубла, исследование показало, что возникают своеобразные циклы активности определенных генов, которые не прекращают свою работу. В то же время остальная часть ДНК оказывается жертвой хаоса и распада.
Сразу же после смерти просыпаются сотни генов с различными функциями. Например, к ним относятся гены эмбрионального развития, которые обычно выключаются после рождения, а также гены, которые, как было показано ранее, связаны с раком. Их активность достигла максимума через 24 часа после смерти. Интересно, что похожие процессы могут происходить и в людях. Например, в 2013 году ученые из Гранадского университета показали, что различные гены, включая те, что задействованы в сокращении сердечной мышцы и заживлении ран, остаются активными в течение 12 часов после смерти от множественных травм, сердечного приступа или удушья.
Известны случаи, когда организм человека продолжает функционировать при мертвом мозге. Такое состояние иногда называется респираторным мозгом, и оно характеризуется полным и необратимым угасанием функций высшей нервной системы, в том числе тех, что необходимы для поддержания жизненно важных функций. Организм пациента с диагнозом «смерть мозга» может оставаться «живым» только при искусственном поддержании дыхания, сердцебиения и кровообращения. Современный уровень медицины не позволяет вылечить данное состояние, поэтому врачи приравнивают смерть мозга к смерти всего организма.
Вегетативная жизнь — немного другое явление, при котором у человека происходит гибель высших психических функций. Иными словами, происходит смерть сознания. К этому приводят обширные повреждения полушарий мозга, однако сохраняются вегетативные и двигательные рефлексы. Возможно частичное возвращение сознания, однако чем дольше продолжается вегетативное сознание, тем выше вероятность, что пациент обречен на вегетативную жизнь.
Авторы статьи назвали набор РНК, которые продолжают синтезироваться после смерти организма, «танатотранскриптомом» (от греч. танатос — смерть). Это продукты транскрипции генов, которые участвуют не только в эмбриональном развитии и формировании рака, но также в стрессовых и воспалительных реакциях, иммунном ответе, программируемой гибели клеток,
Ученые полагают, что тот факт, что онкогены — гены, которые могут стимулировать развитие раковой опухоли, — активируются после смерти, может оказаться полезным для трансплантологии. Показано, что пациенты, которые получают новую печень от погибшего донора, имеют более высокий риск заболеть раком, чем если бы они оставались со своими органами. Ситуация ухудшается тем, что такие люди вынуждены принимать супрессоры иммунной системы, чтобы пересаженная печень не отторгалась, в результате чего иммунитет оказывается не столь эффективен в борьбе против потенциально злокачественных клеток. Теперь ученые знают возможные причины рака, связанного с трансплантацией, и могут разработать методы подавления онкогенов.
Так почему же многие гены включаются после смерти? Возможно, большинство генов становятся активными потому, что их основная роль — участие в процессах заживления ран и восстановления организма после серьезных травм. Например, во время предсмертной агонии включаются физиологические механизмы, направленные на поддержание функций тканей и органов. Аналогично после смерти некоторые клетки могут иметь достаточно энергии для того, чтобы активировать гены, вовлеченные в воспалительные процессы. Иными словами, эти клетки «не знают», что повреждения слишком велики, чтобы можно было их исправить, а гены продолжают слепо следовать инструкциям.
Еще один возможный вариант — в том, что могут отключаться гены, которые в норме подавляют активность других генов. Это может объяснить, почему вдруг активируются гены, отвечающие за эмбриональное развитие.
Полученные учеными результаты имеют большое значение для судебной экспертизы. Специалисты, зная, как увеличивается и понижается активность генов после смерти, могут точнее определить время смерти человека, вплоть до часов и минут. По словам Грэхема Уильямса (Graham Williams), специалиста по судебной генетике из Университета Хаддерсфилда, проведенные исследования помогут улучшить работу судмедэкспертов, однако потребуются еще много исследований, чтобы полученные знания стали основой новых методов.
Исследование вновь поднимает важный вопрос: что же такое смерть? На данный момент она определяется как прекращение сердцебиения, активности центральной нервной системы и дыхания. Если гены остаются активными 48 часов после смерти, может ли человек считаться мертвым? Ноубл считает, что новые открытия могут четче обозначить границу между жизнью и смертью с точки зрения биологии.
