Aby pokonać śmierć i stać się nieśmiertelnym, musimy najpierw pokonać Entropię

Nieśmiertelność jest rzadkim supermocarstwem, które brzmi jak przekleństwo. A jednak jest coś bardzo pociągającego, jeśli chodzi o możliwość nigdy nie umierania. Coś musi być w nas wbudowane, aby uniknąć śmierci w dowolnym kontekście, bez względu na to, jak irracjonalna może być decyzja dla nas samych lub dla całego gatunku.

Tak naprawdę zawsze był to Święty Graal nauk biologicznych. Dochodzenie i leczenie chorób zawsze miało na celu przedłużenie i poprawę życia. Najnowsza technologia przyczyniła się do ponownego zainteresowania ideą, że nieśmiertelność może być rzeczywiście osiągalna. Niektórzy badacze chcieliby traktować starzenie się jako każdą inną chorobę (lub zbiór chorób), jak niedawno podkreślono w nowym programie Rona Howarda Przełom.

Naukowcy ci mają nadzieję, że uda im się posunąć naprzód pomysł, że lek może być badany w celu leczenia samego wieku. Chociaż leki, na które patrzą, są już na rynku od lat w leczeniu dolegliwości, takich jak cukrzyca, nadzieją jest zmiana sposobu myślenia i zbadanie leków na leczenie wieku. Jaki jednak lepszy sposób leczenia zapobiegawczego może mieć miejsce niż wieczna młodość?

Ponieważ nie jest możliwe uzyskanie leku, który leczy starzenie się oczyszczonego przez FDA, twierdzą naukowcy, nikt w prywatnym przemyśle nie próbował poważnie walczyć ze starzeniem się. Ale kiedy podejdzie FDA, myślę, że wrota będą otwarte, a wolny rynek utrzyma nas wszystkich w poczuciu 24 i stanie się męski przez następne stulecia.

To inspirująca myśl. Zanim jednak będziemy zbyt pracowici, zanurzmy się w to, co oznacza starzenie się.

Życie jest zasadniczo niestabilnym procesem (tak, proces). Życie zdaje się preferować wyższe, bardziej niestabilne stany energetyczne do najniższego stanu energetycznego, co czyni go tak intrygującym. Wszystko we wszechświecie zdaje się zmierzać ku wyższej entropii lub zaburzeniu. Istotnie, naukowiec Nicolas Carnot wymyślił zasadę opisującą tę tendencję, która ostatecznie stała się „prawem”. Więc kiedy coś wydaje się działać odwrotnie, czuje się dziwnie i jakoś intencjonalnie przez coś lub kogoś.

Warto jednak zauważyć, że grawitacja jest również prawem. Przy dostatecznej energii, podobnie jak drugie prawo termodynamiki, może być tymczasowo odporny (zauważ, że prawa są nadal bardzo skuteczne, ale są pokonywane przez pracę; żadne prawa fizyczne nie są naruszane). Oczywistym przykładem jest statek rakietowy wyprodukowany przez człowieka, ale przykłady istnieją również w przyrodzie. Na przykład napięcie powierzchniowe w wodzie jest w stanie pokonać grawitację. (Powinienem zauważyć, że uważa się, że wszystko to jest możliwe, ponieważ jesteśmy „systemem otwartym”, więc istnieje coś, co zrównoważy naszą redukcję entropii. W szczególności Słońce rozprasza swoją drogę do równowagi. część energii wytwarzanej przez Słońce w tym procesie, ale ogólna tendencja w systemie jest nadal w kierunku zwiększonej entropii.)

Tak więc, bardziej wyraźnie, podczas gdy wszystko we wszechświecie dąży do równowagi, równowaga oznacza śmierć. Równowaga oznacza równomierny rozkład wszystkich elementów składowych na najwyższy stan entropii - całkowite zaburzenie, ale całkowitą stabilność. Życie robi odwrotnie. Zbiera pewne cząsteczki wewnątrz komórek i reguluje je. Życie zamiast tego dąży do zrównoważonej energetycznie wersji stabilności: homeostazy. Czyniąc to, musi stanąć na przekór naturalnemu kierunkowi reszty wszechświata.

Zatem życie jest zasadniczo oporem najniższego stanu energii, stanem maksymalnej entropii, do której wszystko w systemie chce się skierować. Odporność na tę naturalną tendencję sprawia, że ​​system jest z natury niestabilny i jest możliwy dzięki odpowiedniej ilości energii. Zbyt dużo energii i wszystko staje się zbyt niestabilne i po prostu topi się (lub odparowuje). Zbyt mało energii i wszystko po prostu pozostaje w najniższym stanie energetycznym. Istnieje jednak małe okno, w którym można zmniejszyć entropię i spontanicznie wygenerować złożoność.

(Na bok: ta druga zasada jest uważana za nieodwracalną; jajko nie może się rozerwać, aby przytoczyć klasyczny przykład. Ale zauważ, że istnieje różnica między zmniejszeniem entropii a strzałą czasu. To prawda - jajko nie może się rozbić, ale to dlatego, że nie możemy cofnąć się w czasie, ale jajo może zostać zreformowane, jeśli składniki jaja zostaną poddane recyklingowi dzięki funkcji życia, tak jakby składniki były kompostowane na ściółkę dla rośliny kukurydzy, która z kolei karmi kurczak. Koło życia jest tak zwane z jakiegoś powodu.)

Podczas gdy natura dąży do równowagi, życie opiera się równowadze i dąży do homeostazy. Ale to wszystko wymaga energii. Używamy energii, by oprzeć się równowadze, tak jak rakieta używa energii, by oprzeć się grawitacji. Zużycie energii jest jednak kosztowne i powoduje zużycie elementów systemu. Ostatecznie pompy i membrany nie działają tak dobrze jak kiedyś. Życie jest koniecznie procesem destrukcyjnym!

Ten niszczycielski proces jest prawdopodobnie tym, czym naprawdę jest starzenie się. Jeśli więc mamy nadzieję rozwiązać problem starzenia się, musimy najpierw zadać pytanie: czy jest to możliwe? Komponenty naszego systemu chcą dążyć do najniższego stanu energii, tak jak elementy rakiety chcą zmierzać w kierunku powierzchni Ziemi. Aby się temu przeciwstawić, oba wymagają zużycia energii, ale zużycie energii zużywa te same elementy. Jeśli chcemy pozostać przy życiu, musimy korzystać z komponentów naszego systemu, co oznacza, że ​​musimy się starzeć.

Mimo to nie jest jasne, dlaczego nie powinno być możliwe obejście tego przez zastąpienie komponentów. Czy nie powinniśmy być w stanie po prostu zastąpić zużywających się komórek, a tym samym stać się niestabilnymi? Czy jest coś z natury niestabilnego Grupa także komórek? Przecież uważa się, że komórki z czasem zastępują wszystkie swoje cząsteczki składowe, więc dlaczego umierają? To otwarte pytanie, ale jedno spojrzenie na nieśmiertelną meduzę sugeruje, że rzeczywiście powinno być możliwe po prostu zastąpienie wszystkiego.

Jeden z moich kolegów naukowców o nazwisku Jack Davis zaproponował mi kiedyś ciekawą myśl: Może starzenie się jest ewolucyjną adaptacją. Ponieważ ewolucja działa tylko wtedy, gdy następuje ciągły obrót materiałem biologicznym, sam obrót musi pochodzić skądś, czyniąc ewolucję bardziej wydajną. Obrót ten jest konieczny, aby wygenerować nowe cechy i bazować na tych już rozwiniętych, a.k.a. ewolucja. Mówiąc prościej, jeśli nikt nie umiera, nikt nie ma dzieci, a dzieci są potrzebne do napędzania ewolucji.

Wydaje mi się bardziej prawdopodobne, że starzenie się jest zjawiskiem naturalnie występującym, które nie musi być dostosowywane. Ale rozumowanie Jacka może być powodem, dlaczego starzenie się utrzymuje. Rzeczywiście może istnieć sposób, by natura mogła się obejść, ale starzenie się jest silnie faworyzowane. Ewolucja czerpie znaczne korzyści z ciągłego generowania nowej biomasy, ale nie przynosi żadnych korzyści z utrzymywania organizmów przy życiu po wniesieniu wkładu do następnego pokolenia (w rzeczywistości, po prostu nadal pobiera zasoby, jeśli się trzymają), więc istnieje presja selekcyjna, aby utrzymać starzenie. A zwierzęta, które umierają, prawdopodobnie mają motywację do rozmnażania się. Wszystko to może wyjaśniać, dlaczego nie widzimy więcej przykładów z natury nieśmiertelnych zwierząt.

Jednak dla osób ze świadomą świadomością, którzy zostali przyłapani na tym systemie, nie jest to zbyt pocieszające. Ewolucja ludzka może przynieść korzyści, gdy wszyscy wygasną w wieku 80 lat, ale umieranie z powodu starości wciąż ma ograniczoną popularność.

Więc znowu tu jesteśmy. Jak możemy walczyć z wiekiem? Jedną z możliwości jest znalezienie czegoś oprócz tlenu do oddychania. Tlen jest dość reaktywnym elementem. W rzeczywistości jest odpowiedzialny za ogromne szkody zarówno w organicznych, jak i nieorganicznych strukturach w procesie utleniania. Gdybyśmy byli w stanie znaleźć coś mniej reaktywnego, mogłoby to być mniej szkodliwe dla naszych ciał i nie musielibyśmy inwestować tak dużo energii w przeciwutleniacze, aby zwalczać te skutki.

Z drugiej strony jest to reaktywność tlenu, która czyni go tak wspaniałym w tym, co robi. Wszystko, co mniej reaktywne, ogromnie spowolniłoby łańcuch transportu elektronów - co oznacza, że ​​nie bylibyśmy w stanie utrzymać poziomów aktywności, których potrzebujemy, aby przetrwać. Więc może po prostu chodzimy po słodkich komorach hiperbarycznych, które chronią nas przed atmosferycznym tlenem i dostarczają tylko trochę do naszych płuc.

Inną możliwością jest ogólnie spowolnienie zużycia energii, ponieważ jest to proces, który wytwarza zużycie komórek. Wielu z nas na Zachodzie i tak je więcej niż musimy, prawda? Jak wynika z badań, choć kontrowersyjne, ograniczenie kalorii wydaje się być w stanie przedłużyć życie.

Chociaż zdyscyplinowane podejście, takie jak to może przynieść wiele korzyści (nawet poza wolniejszym starzeniem się), nadal jest to rozwiązanie tymczasowe, które jedynie odkłada śmierć. Dłuższe życie jest wartościowe tylko wtedy, gdy jest przyjemne. A poza tym, fajniej jest myśleć o innych możliwościach. Dlaczego więc nie spróbować włamać się do meduzy?

Choć nie jest to niemożliwe, podejście to ma poważne przeszkody. Uważa się, że meduzy osiągają nieśmiertelność poprzez „transdyferencjację” lub przekształcają swoje komórki z powrotem w komórki macierzyste i zaczynają od nowa, dzięki czemu stają się innymi typami komórek. Chociaż technicznie odkryliśmy, jak zamienić ludzkie komórki w komórki macierzyste, ludzie mają wiele komórek, które są niezastąpione. Nasze neurony, na przykład, robimy to, co robimy, znajdując odpowiednie kontakty z innymi neuronami i tworząc złożoną sieć. Teoretycznie, jeśli te komórki zostaną ponownie zmuszone do stanu komórek macierzystych, wszystkie te kontakty zostaną przerwane, ponieważ komórki macierzyste nie są zdolne do tworzenia połączeń neuronowych. Teoretycznie powrócilibyśmy do niemowlęctwa i zasadniczo nie znamy niczego, co wydaje się być z grubsza tym, co meduza zna. Żeby żyć tak długo jak meduza, możemy też żyć tak źle.

Być może któregoś dnia uda nam się to obejść, mając pewnego rodzaju ciągły proces, który przetacza się przez mózg, odnotowuje każdy kontakt, jaki ma komórka, transdyferencjuje tę komórkę, a następnie pozwala nowo utworzonej komórce rosnąć wokół niej jak rusztowanie w celu przywrócenia wszystkich wcześniejszych połączeń, zachowując w ten sposób każdy z jego kontaktów. Wspomnienia, które dotyczą tej komórki, będą więc tymczasowo nieaktywne.

Na razie nasze podejścia będą musiały wymagać ukierunkowania genów lub leków, które bardziej efektywnie wykorzystują naszą energię, lub ponownego wytwarzania naszych ciał z bardziej trwałych komponentów. Najlepsze, co możemy zrobić do tej pory, to oprzeć się przypadkowości, którą wszechświat przeznaczył dla nas wszystkich.