За да победим смъртта и да станем безсмъртни, първо трябва да победим ентропията

Безсмъртието е рядката суперсила, която звучи като проклятие. И все пак, има нещо много примамливо за възможността никога да не умреш. Нещо трябва да се свърже с нас, за да се избегне смъртта в какъвто и да е контекст, независимо от това колко е неразумно решението за нас или за видовете като цяло.

Това наистина винаги е било Светият Граал на биологичните науки. Проучването и лечението на болестите винаги е имало за цел да разшири и подобри живота. Най-новите технологии допринесоха за подновяване на интереса към идеята, че безсмъртието всъщност може да бъде постижимо. Някои изследователи биха искали да третират стареенето като всяка друга болест (или събиране на болести), както наскоро беше подчертано в новото шоу на Ron Howard. пробив.

Тези изследователи се надяват да развият идеята, че лекарството може да бъде изследвано с цел лечение на самата възраст. Въпреки че лекарствата, които търсят, вече са на пазара от години за лечение на болести като диабет, надеждата е да се промени мисленето и да се проучат лекарствата за лечение на възрастта на първо място. Каква по-добра превантивна терапия в края на краищата може да има от вечната младост?

Тъй като не е възможно да се получи лекарство, което третира стареенето, изчистено от FDA, изследователите твърдят, че никой в ​​частния сектор не се е опитал сериозно да се справи със застаряващото лечение. Но след като FDA се появи, така че мисленето върви, шлюзовете ще бъдат отворени, а свободният пазар ще ни държи всички 24 и мрачни в продължение на векове.

Това е вдъхновяваща мисъл. Преди да се оправим обаче, нека да се потопим в това, което означава да остареем.

Животът е фундаментално нестабилен процес (да, процес). Изглежда, че животът предпочита по-високи, по-нестабилни енергийни състояния до най-ниското енергийно състояние, което го прави толкова интригуващ. Всичко във вселената изглежда има тенденция към по-висока ентропия или разстройство. Наистина, ученият Никола Карно е създал принцип, който описва тази тенденция, която в крайна сметка се е превърнала в „закон“. Така че, когато нещо изглежда да направи обратното, то се чувства странно и някак умишлено от нещо или от някого.

Струва си да се отбележи обаче, че гравитацията също е закон. С достатъчно енергия, тя, подобно на Втория закон за термодинамиката, може временно да се съпротивлява (имайте предвид, че законите все още са много в сила, но се преодоляват с работа; не се нарушават физически закони). Очевидният пример е ракетен кораб, създаден от човека, но в природата съществуват и примери. Например, повърхностното напрежение във водата е способно да преодолее гравитацията. (Трябва да отбележа, че се смята, че всичко това е възможно, защото ние сме „отворена система“, така че има нещо, което да компенсира нашето намаляване на ентропията, по-специално Слънцето разсейва пътя си към равновесие. част от енергията, генерирана от Слънцето в този процес, но общата тенденция в системата все още е към повишена ентропия.)

Така че, по-ясно, докато всичко във Вселената има тенденция към равновесие, равновесието означава смърт. Равновесието означава равномерно разпределение на всички съставни елементи в най-висшето състояние на ентропия - пълно разстройство, но пълна стабилност. Животът прави обратното. Той съхранява определени молекули в клетките и ги регулира. Вместо това животът е насочен към енергийно балансиран вариант на стабилност: хомеостаза. По този начин тя трябва да застане пред естествената посока на останалата част от Вселената.

Така животът е по същество съпротивлението на най-ниското енергийно състояние, състоянието на максимална ентропия, към което всичко в системата иска да се движи. Устойчивостта на тази естествена тенденция прави системата по същество нестабилна и е възможна само с точното количество енергия. Твърде много енергия и всичко става твърде нестабилно и просто се топи (или се изпарява). Твърде малко енергия и всичко просто остава в най-ниското енергийно състояние. Има малък прозорец, където ентропията може да бъде намалена и сложността може да бъде спонтанно генерирана.

(Отстраняване: Този втори закон се смята за необратим; едно яйце не може да се разпадне, да се цитира класически пример. Но имайте предвид, че има разлика между намаляване на ентропията и стрелата на времето. Вярно е, че яйцето не може да се разпадне, но Това е така, защото не можем да се върнем назад във времето, но едно яйце може да бъде реформирано, ако компонентите на яйцето се рециклират чрез функцията на живота, сякаш компонентите се компостират в мулч за царевично растение, което на свой ред се храни Кръгът на живота е така наречен с причина.

Докато природата се стреми към равновесие, животът се противопоставя на равновесието и има тенденция към хомеостаза. Но отново, всичко това изисква енергия. Ние използваме енергия, за да устояваме на равновесието, точно както ракета използва енергия, за да устои на гравитацията. Но използването на енергия е скъпо и причинява износване на компонентите в системата. В крайна сметка помпите и мембраните не работят толкова добре, колкото някога. Животът е непременно разрушителен процес!

Този разрушителен процес вероятно е това, което наистина е стареене. Така че, ако се надяваме да се справим със застаряването на населението, първо трябва да зададем въпроса: дали е възможно дори? Компонентите на нашата система искат да се стремят към най-ниското енергийно състояние, точно както компонентите на ракетата искат да се насочат към повърхността на Земята. За да се противопоставят на това, и двете се нуждаят от енергия, но използването на енергия намалява тези компоненти. Ако искаме да останем живи, трябва да използваме компонентите в нашата система, което означава, че трябва да застаряваме.

Все пак не е ясно защо не би трябвало да е възможно това да се заобиколи, като се заместят по някакъв начин компонентите. Не трябва ли да можем просто да заменим клетките, които се износват и по този начин стават нестабилни? Или има нещо по същество нестабилно група на клетките, също? В крайна сметка се смята, че клетките заместват всичките им съставни молекули с течение на времето, така че защо те умират? Въпросът е отворен, но един поглед към безсмъртната медуза предполага, че наистина трябва да е възможно просто да замени всичко.

Един от моите колеги изследователи на име Джак Дейвис веднъж ми предложи интересна мисъл за това: Може би стареенето е еволюционна адаптация. Тъй като еволюцията работи само когато има непрекъснат оборот на биологичния материал, самият оборот трябва да е дошъл от някъде, което прави еволюцията по-ефективна. Този оборот е необходим за генериране на нови черти и надграждане на вече разработените, а.е. По-просто, ако никой не умира, никой няма да има бебета, а бебетата са необходими, за да движат еволюцията.

Струва ми се по-вероятно, че стареенето е естествено явление, което не трябва да се адаптира. Но разсъжденията на Джак може да са причините за застаряването на населението. Наистина може да има начини природата да преодолее стареенето, но застаряването е силно облагодетелствано. Еволюцията извлича силна полза от непрекъснато генериране на нова биомаса, но не получава никаква полза от поддържането на живите организми, след като са допринесли за следващото поколение (всъщност те просто продължават да вземат ресурси, ако останат наоколо), така че има селективен натиск за запазване на стареенето. А животните, които умират, вероятно имат стимул да размножават. Всичко това може да обясни защо не виждаме повече примери за безсмъртни животни.

За хората със съзнателно съзнание, които са уловени в тази система, обаче, това не е много успокояващо. Човешката еволюция може да има полза, когато всички изтичаме на 80 години, но умирането на старостта все още е ограничено.

Така че тук сме отново. Как бихме могли да се борим с възрастта? Една възможност е да се намери нещо освен кислород за дишане. Кислородът е доста реактивен елемент. В действителност, той е отговорен за огромно количество щети както на органичните, така и на неорганичните структури чрез процеса на окисление. Ако успеем да намерим нещо по-малко реактивно, то може да бъде по-малко вредно за нашите тела и не би трябвало да инвестираме толкова много енергия в антиоксиданти, за да се борим с тези ефекти.

Обратната страна на това е, че реактивността на кислорода го прави толкова голям, колкото го прави. Всичко, което е по-малко реактивно, би забавило значително транспортната верига на електроните, което означава, че не бихме могли да поддържаме нивата на активност, от които се нуждаем, за да оцелеем. Така че може би всички просто се разхождаме в сладки хипербарни камери, които ни предпазват от атмосферния кислород и доставят малко в белите ни дробове.

Друга възможност е по-бавното ни потребление на енергия да се забави, тъй като този процес произвежда износването на клетките. Много от нас на Запад ядат много повече, отколкото трябва, нали? Макар и противоречиво, ограничаването на калориите изглежда наистина е в състояние да удължи живота, според изследвания.

Докато дисциплинираният подход като този може да донесе много ползи (дори и след по-бавно стареене), той все още е временно решение, което просто отблъсква смъртта. Да живееш по-дълъг живот само се чувства полезно, ако е приятно. Освен това е по-забавно да се мисли за други възможности. Защо не се опитате да хакнете медузите?

Макар и да не е невъзможно, този подход има големи препятствия. Смята се, че медузата постига безсмъртие чрез „трансдифференциране” или превръща клетките си в стволови клетки и започва отначало, за да станат други видове клетки. Въпреки че ние технически сме измислили как да превърнем човешките клетки обратно в стволови клетки, хората имат много клетки, които са нещо като незаменими. Нашите неврони, например, ни позволяват да правим това, което правим, като откриваме подходящите контакти с други неврони и формираме сложна мрежа. На теория, ако тези клетки са принудени да се върнат в състояние на стволови клетки, всички тези контакти ще бъдат прекъснати, тъй като стволовите клетки не са способни да образуват невронални връзки. Теоретично бихме се върнали в ранна детска възраст и знаем по същество нищо, което изглежда е приблизително това, което медузата знае. За да живеем толкова дълго, колкото медуза, може да се наложи да живеем толкова зле.

Може би един ден ще успеем да преодолеем това, като направим някакъв непрекъснат процес, който се търкаля през мозъка, отбелязва всеки контакт, който има клетката, трансдиференцира тази клетка, след това позволява на новосъздадената клетка да расте около нея като скеле. за да се възстановят всички предишни връзки, като по този начин се запази всеки от контактите му. Следователно спомените, които включват тази клетка, ще бъдат временно офлайн.

За сега, нашите подходи ще трябва да изискват насочване на гени или лекарства, които правят по-ефективно използване на нашата енергия, или ре-производство на телата ни от по-трайни компоненти. Най-доброто, което можем да направим дотогава, е да се противопоставим на случайността, която вселената е осъдила за всички нас.