生きている状態が続く限り、細胞が糖を分解してエネルギーを取り出し続けるように、物質Xが物質Yに変換されてエネルギーを取り出す反応が続けられます。

次に研究者たちは、外部の栄養濃度や酸素濃度を制御して、この反応の進み具合を調べました。

すると本物の細胞と同じく外部の栄養濃度や酸素濃度といった条件が良好な場合「XとYとエネルギー」を基本とした生命活動が順調に続けられることが判明。

また条件を多少悪化させただけでは、反応が一時的に不活性化状態に陥るだけで、その後の条件の改善により活性化状態に復活できることが示されました。

このような一時的な生命活動の不活性化は「生きている状態」に戻れることから「死んでいる状態」とは見なされません。

しかし研究者たちが解析を進めると、このような幸運な復活劇は常に起こるわけではありませんでした。

栄養濃度や酸素濃度の設定を厳しいものにして、一度不活性化してしまうと、その後にどんなに条件を改善しても、2度と活性化しないことがケースが存在したのです。

酸素供給を24時間止められた脳細胞が、その後に大量の酸素と栄養素に満ちた培養液に浸されても生き返らないように、生の世界(活性状態)に2度と戻らないこともありました。

研究者たちは、そのように復活が起こる場合と起こらない場合のデータを集め「物質(例: X、Y)」や「エネルギー」に関連付けたパラメータを用い、3次元のグラフとして可視化しました。

SANZ超曲面を1度でも踏み越えたら二度と生きている状態にはもどらない
SANZ超曲面を1度でも踏み越えたら二度と生きている状態にはもどらない / Credit:「死」の数理理論を構築

この図では周囲の部分が「生きている状態に戻れる領域」中央部分が「生きている状態に戻れない領域」を示しています。

外部環境が変化に合わせて、細胞の生命活動はこの3次元空間の中を彷徨います。

実際にモデルを動かしてみると、周辺領域に留まる限りは条件が悪くても生命活動が再開できるものの、中央領域に入ってしまった場合には、その後にどんなに栄養濃度や酸素濃度を優遇しても、2度と活性状態には戻らないこと……つまり永遠に「死んだ状態」になることが明らかになりました。