细胞死亡是生物学研究中的一个关键概念。然而，它的定义因具体情况而异，并没有统一的数学解释。东京大学的研究人员提出了一种新的数学框架来定义死亡，重点关注一个可能已经死亡的细胞是否可以恢复到特定的“活着的代表状态”，这些是我们可以可靠地识别为“活着”的条件。这项研究对于生物学家和未来的医学研究可能会很有帮助。
虽然这是一个我们常常避免的话题，但死亡最终会降临到每个人身上——动物、植物，甚至细胞。虽然我们通常能够区分生与死，但可能会让你惊讶的是，没有对细胞死亡的普遍接受的数学定义。理解细胞死亡至关重要，因为它在众多生物活动中发挥着重要作用，并可能极大地影响健康结果，因此必须阐明在科学研究中细胞死亡真正意味着什么。
“我在科学上的长期目标是数学上理解生命与非生命之间的根本区别；具体来说，为什么从非生命到生命的过渡如此困难，而回归非生命似乎更容易，”来自普遍生物学研究所的助理教授姫冈裕介解释道。“在这个项目中，我们试图创建一个数学定义和计算方法来衡量生死的界限。我们通过利用生物反应系统的一个重要方面，特别是细胞内的酶促过程，达到了这一目标。”
姫冈及其研究团队发展出一个关于细胞死亡的数学定义，该定义取决于细胞条件，包括代谢，如何通过调整酶活性而受到影响。他们将死亡状态分类为细胞无法恢复到可观察的“活着”状态，无论任何生化操作如何。这使他们制定了一种测量生死边界的计算方法，他们称之为“化学计量射线”。这种方法根植于酶反应研究和热力学第二定律，该定律表明系统趋向于从有序状态演变为无序状态。研究人员可以应用这些技术以获得更深入的洞察，控制并可能逆转实验室环境中的细胞死亡。
“然而，这种计算方法无法应用于自主系统——那些产生控制机制的系统，比如蛋白质。自主性是生物体的一个特征。我希望将我们的方法调整为与这些系统相关，”姫冈指出。“我们常常假设死亡是不可逆转的，但这种信念并不简单，可能并不总是成立。我相信如果我们能够更好地控制死亡，它可能会从根本上改变我们对生命的理解，并具有重要的社会影响。因此，理解死亡在科学探索和社会背景中都至关重要。”
