At slå død og blive udødelige, må vi først besejre entropi

Uødelighed er den sjældne supermagt, der lyder som en forbandelse. Og alligevel er der noget meget tiltrækkende om muligheden for aldrig at dø. Noget skal være hardwired i os for at undgå døden i enhver sammenhæng, uanset hvordan irrationel en beslutning kan være for os selv eller for de arter som helhed.

Dette har virkelig altid været den biologiske videnskabelige hellige gral. Undersøgelse og behandling af sygdomme har altid haft til formål at udvide og forbedre livet. Den nyeste teknologi har bidraget til fornyet interesse for ideen om, at udødelighed faktisk kan nås. Nogle forskere vil gerne behandle aldring som enhver anden sygdom (eller indsamling af sygdomme), som for nylig blev fremhævet på Ron Howards nye show Bryde igennem.

Disse forskere håber at fremme tanken om, at et stof kan undersøges med det formål at behandle alderen selv. Selvom de stoffer, de ser på, allerede har været på markedet i årevis for at behandle ondskaber som diabetes, er håbet at ændre tankegangen og undersøge narkotika til behandling af alder i første omgang. Hvilken bedre forebyggelsesbehandling kan der jo være end evig ungdom?

Fordi det ikke er muligt at få et lægemiddel, der behandler aldring ryddet af FDA, argumenterer forskere, ingen i den private industri har forsøgt seriøst at tackle en aldrende kur. Men når FDA kommer rundt, så tænkningen går, vil floodgates være åbne, og frimarkedet vil holde os alle følte 24 og virile i århundreder fremover.

Dette er en inspirerende tanke. Før vi bliver for oparbejdet, lad os dog dykke ind i hvad det betyder at blive ældre.

Livet er grundlæggende en ustabil proces (ja proces). Livet synes at foretrække højere, mere ustabile energistater til den laveste energistat, hvilket gør det så spændende. Alt i universet synes at have tendens til højere entropi eller lidelse. Faktisk har forskeren Nicolas Carnot konstrueret et princip for at beskrive den tendens, der i sidste ende blev en "lov". Så når noget synes at gøre det modsatte, føles det mærkeligt og på en eller anden måde tilsigtet af noget eller nogen.

Det er dog værd at bemærke, at tyngdekraften også er en lov. Med tilstrækkelig energi kan den ligesom Thermodynamikens anden lov modsættes midlertidigt (bemærk at lovene stadig er meget effektive, men bliver overvundet med arbejdet, ingen fysiske love bliver krænket). Det indlysende eksempel er et menneskeskabt raketskib, men eksempler findes også i naturen. Overfladespændingen i vand, for eksempel, er i stand til at overvinde tyngdekraften. (Jeg skal bemærke, at det menes, at alt dette er muligt, fordi vi er et "åbent system", så der er noget at kompensere for vores reduktion i entropi. Specifikt spredes solen ud på ligevægt. En del af solenergiens energi i denne proces, men den generelle tendens i systemet er stadig i retning af øget entropi.)

Så mere tydeligt, mens alt i universet har tendens til ligevægt, betyder ligevægt døden. Ligevægt betyder en jævn fordeling af alle bestanddelene i den højeste tilstand af entropi - total lidelse, men total stabilitet. Livet gør det modsatte. Det hæmmer visse molekyler inde i celler og regulerer dem. Livet har i stedet en tendens til en energibalanceret udgave af stabilitet: homeostase. På den måde skal den stå imod den naturlige retning af resten af ​​universet.

Så livet er i det væsentlige modstanden af ​​den laveste energistat, tilstanden af ​​maksimal entropi, som alt i systemet ønsker at bevæge sig mod. Modstand mod denne naturlige tendens gør systemet iboende ustabilt og gøres muligt med lige den rigtige mængde energi. For meget energi og alt bliver for ustabil og smelter simpelthen (eller fordamper). For lidt energi og alt er simpelthen i den laveste energistat. Der er dog et lille vindue, hvor entropi kan reduceres, og kompleksitet kan spontant genereres.

(En side: Denne anden lov antages at være irreversibel, et æg kan ikke bryde ud, for at citere et klassisk eksempel. Men bemærk at der er forskel på en reduktion i entropi og tidens pil. Det er sandt - ægget kan ikke bryde ud, men det er fordi vi ikke kan gå tilbage i tiden, men et æg kan faktisk reformeres, hvis ægens komponenter genbruges gennem livets funktion, som om komposterne komposteres i mulch til en majsplantage, der igen føder en kylling. Livets cirkel er såkaldt af en grund.)

Mens naturen har en tendens til ligevægt, modstår livet ligevægt og har tendens til at være homeostase. Men igen kræver alt dette energi. Vi bruger energi til at modstå ligevægt, ligesom en raket bruger energi til at modstå tyngdekraften. Men energiforbrug er dyrt og forårsager slitage på komponenterne i systemet. Til sidst fungerer pumperne og membranerne ikke så godt som de en gang gjorde. Livet er nødvendigvis en destruktiv proces!

Denne destruktive proces er sandsynligvis, hvad aldring virkelig er. Så hvis vi håber at tackle aldring, må vi først stille spørgsmålet: Er det endda muligt? Komponenterne i vores system vil have tendens til den laveste energitilstand, ligesom komponenterne i en raket vil have tendens til at blive overflade på jorden. For at modstå det, kræver begge energiforbrug, men energiforbruget slider ned de meget komponenter. Hvis vi vil være i live, skal vi bruge komponenterne i vores system, hvilket betyder at vi skal alder.

Alligevel er det ikke klart, hvorfor det ikke bør være muligt at omgå dette på en eller anden måde at erstatte komponenterne. Skal vi ikke være i stand til blot at erstatte celler, der slides og dermed bliver ustabile? Eller er der noget, der iboende er ustabilt over gruppe af celler, også? Efter alt tænkes celler at erstatte alle deres bestanddele i løbet af tiden, så hvorfor dør de? Det er et åbent spørgsmål, men et kig på de udødelige vandmænd antyder, at det faktisk burde være muligt at erstatte alt.

En af mine kollegaforskere ved navn Jack Davis foreslog en interessant tanke om mig om dette: Måske aldring er en evolutionær tilpasning. Fordi evolution kun virker, når der er løbende omsætning af biologisk materiale, skal omsætningen selv være kommet fra et sted og dermed gøre evolutionen mere effektiv. Denne omsætning er nødvendig for at generere nye træk og bygge videre på dem, der allerede er udviklet, bl.a. evolution. Sæt mere enkelt, hvis ingen dør, så er der ingen babyer, og babyer er nødvendige for at drive evolution.

Det forekommer mig mere sandsynligt, at aldring er et naturligt forekommende fænomen, der ikke behøver at blive tilpasset. Men Jacks tankegang kan være, hvorfor aldring fortsætter. Der kan faktisk være måder til naturen at komme omkring aldring, men aldring er stærkt begunstiget. Evolution får en stor fordel ud af konstant at generere ny biomasse, men det får ikke nogen gavn ud for at holde organismer levende efter at de har bidraget til næste generation (i virkeligheden fortsætter de bare med at bruge ressourcer, hvis de holder sig fast) så der er et selektivt pres for at holde aldring. Og dyr, der dør af, har sandsynligvis incitament til at vokse. Alt dette kan forklare, hvorfor vi ikke ser flere eksempler i form af udødelige dyr.

For personer med bevidst bevidsthed, som er fanget i dette system, er det dog ikke meget trøstende. Menneskelig udvikling kan være til gavn, når vi alle udløber ved 80, men dør af alderdom har stadig begrænset appel.

Så her er vi igen. Hvordan kan vi gå på at bekæmpe alder? En mulighed er at finde noget udover ilt at trække vejret. Oxygen er et ret reaktivt element. Faktisk er det ansvarlig for en enorm mængde skader på både organiske og uorganiske strukturer gennem oxidationsprocessen. Hvis vi kunne finde noget lidt mindre reaktivt, kunne det være mindre skadeligt for vores kroppe, og vi ville ikke skulle investere så meget energi i antioxidanter for at bekæmpe disse effekter.

Bagsiden af ​​dette er, at det er iltens reaktivitet, der gør det så godt, hvad det gør. Noget mindre reaktivt ville kraftigt sænke elektrontransportkæden - hvilket betyder, at vi ikke ville være i stand til at opretholde de aktivitetsniveauer, vi har brug for at overleve. Så måske går vi bare rundt i søde hyperbariske kamre, der beskytter os mod atmosfærisk ilt og kun leverer lidt til vores lunger.

En anden mulighed er at mere langsommere vores energiforbrug, da det er denne proces, der producerer slitage på celler. Mange af os i Vesten spiser langt mere, end vi har brug for, alligevel, ikke? Selvom kontroversiel, synes kaloriebegrænsning faktisk at kunne forlænge livet, ifølge forskningen.

Selv om en disciplineret tilgang som denne kan give mange fordele (selvom langsommere aldring), er det stadig en midlertidig løsning, der blot afskrækker døden. At leve et længere liv føles bare umagen værd, hvis det er sjovt. Og desuden er det sjovt at tænke på andre muligheder. Så hvorfor ikke prøve at hacke vandmændene?

Selv om det ikke er umuligt, har denne tilgang store hindringer. Vandmanden antages at opnå udødelighed gennem "transdifferentiering" eller omdanne cellerne tilbage til stamceller og begynde over, så de bliver andre celletyper. Selvom vi teknisk set har fundet ud af, hvordan vi omdanner menneskelige celler tilbage til stamceller, har mennesker mange celler, der er slags uerstattelige. Vores neuroner, for eksempel, lad os gøre hvad vi gør ved at finde de rette kontakter med andre neuroner og danne et komplekst web. I teorien, hvis disse celler tvinges tilbage til en stamcelletilstand, vil alle disse kontakter blive brudt, da stamceller ikke er i stand til at danne neuronale forbindelser. Vi vil teoretisk vende tilbage til barndommen og kende i det væsentlige ingenting, hvilket synes at være stort set hvad en maneter ved. For at leve så længe som en vandmænd, må vi muligvis også leve så dårligt.

Måske en dag vil vi kunne omgå dette ved at have en form for kontinuerlig proces, der ruller gennem hjernen, noterer sig enhver kontakt, en celle har, transdifferentierer den celle, så lader den nyoprettede celle vokse omkring den som et stillads for at genoprette alle sine tidligere forbindelser og derved bevare hver af sine kontakter. Hukommelser, der involverer den celle, vil derfor kun være offline midlertidigt.

For øjeblikket skal vores tilgange kræve målretning af gener eller stoffer, der gør en mere effektiv anvendelse af vores energi, eller at genskabe vores kroppe ud af mere holdbare komponenter. Det bedste vi kan gøre indtil da er at modstå den tilfældighed, som universet har bedømt for os alle.