Um den Tod zu besiegen und Unsterbliche zu werden, müssen wir zuerst die Entropie besiegen

Unsterblichkeit ist die seltene Supermacht, die wie ein Fluch klingt. Und doch hat die Möglichkeit, niemals zu sterben, etwas sehr Verlockendes. Etwas muss in uns fest verankert sein, um den Tod in jedem Zusammenhang zu vermeiden, unabhängig davon, wie irrational eine Entscheidung für uns selbst oder für die Art insgesamt ist.

Das war wirklich immer der Heilige Gral der Biowissenschaften. Die Erforschung und Behandlung von Krankheiten hatte immer das Ziel, das Leben zu verlängern und zu verbessern. Die neueste Technologie hat zu neuem Interesse an der Vorstellung beigetragen, dass Unsterblichkeit tatsächlich erreichbar ist. Einige Forscher möchten das Altern als jede andere Krankheit (oder Sammlung von Krankheiten) behandeln, wie kürzlich in der neuen Show von Ron Howard hervorgehoben wurde Durchbruch.

Diese Forscher hoffen, die Idee voranzutreiben, dass ein Medikament zur Behandlung des Alters selbst untersucht werden kann. Obwohl die Medikamente, die sie suchen, bereits seit Jahren auf dem Markt sind, um Krankheiten wie Diabetes zu behandeln, besteht die Hoffnung, das Denken zu ändern und Medikamente zur Behandlung des Alters überhaupt zu untersuchen. Welche bessere Präventionsbehandlung könnte es schließlich geben als ewige Jugend?

Forscher behaupten, dass es nicht möglich ist, ein Medikament gegen Alterung von der FDA zu bekommen. Niemand in der Privatwirtschaft hat ernsthaft versucht, eine Alterungskur zu bekämpfen. Aber sobald die FDA auf den Markt gekommen ist, werden die Schleusen offen sein, und der freie Markt wird uns alle dazu bringen, uns über Jahrhunderte zu fühlen.

Dies ist ein inspirierender Gedanke. Bevor wir uns jedoch zu sehr aufregen, sollten wir uns mit dem beschäftigen, was es bedeutet, zu altern.

Das Leben ist grundsätzlich ein instabiler Prozess (ja, Prozess). Das Leben scheint höhere, instabilere Energiezustände dem niedrigsten Energiezustand vorzuziehen, was ihn so faszinierend macht. Alles im Universum scheint zu einer höheren Entropie oder Unordnung zu neigen. In der Tat hat der Wissenschaftler Nicolas Carnot ein Prinzip entwickelt, um diese Tendenz zu beschreiben, die letztendlich zu einem "Gesetz" wurde. Wenn also etwas das Gegenteil zu tun scheint, fühlt es sich etwas seltsam an und ist von etwas oder jemandem beabsichtigt.

Es ist jedoch erwähnenswert, dass die Schwerkraft auch ein Gesetz ist. Mit genug Energie kann es, wie der zweite Hauptsatz der Thermodynamik, zeitweilig abgelehnt werden (beachten Sie, dass die Gesetze immer noch in Kraft sind, aber mit der Arbeit überwunden werden; es werden keine physikalischen Gesetze verletzt). Das offensichtliche Beispiel ist ein von Menschen gemachtes Raketenschiff, aber es gibt auch Beispiele in der Natur. Die Oberflächenspannung in Wasser kann beispielsweise die Schwerkraft überwinden. (Ich sollte zur Kenntnis nehmen, dass dies alles als möglich angesehen wird, weil wir ein "offenes System" sind. Daher muss etwas gegen unsere Verringerung der Entropie aufgewogen werden. Insbesondere die Sonne verliert ihren Weg ins Gleichgewicht. Wir verwenden sie ein Teil der Energie, die von der Sonne in diesem Prozess erzeugt wird, aber die allgemeine Tendenz im System geht immer noch zu einer erhöhten Entropie.)

Während also alles im Universum zum Gleichgewicht neigt, bedeutet Gleichgewicht das Sterben. Gleichgewicht bedeutet eine gleichmäßige Verteilung aller Bestandteile in den höchsten Zustand der Entropie - totale Unordnung, aber totale Stabilität. Das Leben macht das Gegenteil. Es hortet bestimmte Moleküle in den Zellen und reguliert sie. Stattdessen tendiert das Leben zu einer energiebalancierten Version von Stabilität: der Homöostase. Dabei muss es der natürlichen Richtung des restlichen Universums entgegenstehen.

Das Leben ist also im Wesentlichen der Widerstand des niedrigsten Energiezustands, des Zustands maximaler Entropie, zu dem sich alles im System hin bewegen möchte. Der Widerstand gegen diese natürliche Tendenz macht das System von Natur aus instabil und wird mit genau der richtigen Energiemenge ermöglicht. Zu viel Energie und alles wird zu instabil und schmilzt (oder verdampft). Zu wenig Energie und alles bleibt einfach im niedrigsten Energiezustand. Es gibt jedoch ein kleines Fenster, in dem die Entropie reduziert und die Komplexität spontan erzeugt werden kann.

(Nebenbei bemerkt: Dieses zweite Gesetz gilt als irreversibel; ein Ei kann nicht ungebrochen sein, um ein klassisches Beispiel zu nennen. Aber es gibt einen Unterschied zwischen einer Verringerung der Entropie und dem Pfeil der Zeit. Es ist wahr - das Ei kann nicht zerbrechen, aber Das liegt daran, dass wir nicht in der Zeit zurückgehen können. Ein Ei kann tatsächlich reformiert werden, wenn die Bestandteile des Eies durch die Funktion des Lebens rezykliert werden, als ob die Bestandteile zu einem Mulch für eine Maispflanze kompostiert würden, die eine Maispflanze füttert ein Huhn. Der Kreislauf des Lebens wird aus einem bestimmten Grund so genannt.)

Während die Natur zum Gleichgewicht neigt, widersteht das Leben dem Gleichgewicht und tendiert zur Homöostase. Aber all dies erfordert Energie. Wir nutzen Energie, um dem Gleichgewicht zu widerstehen, so wie eine Rakete Energie verwendet, um der Schwerkraft zu widerstehen. Der Energieverbrauch ist jedoch kostspielig und führt zu einem Verschleiß der Komponenten im System. Schließlich funktionieren die Pumpen und Membranen nicht mehr so ​​wie früher. Das Leben ist notwendigerweise ein destruktiver Prozess!

Dieser zerstörerische Prozess ist wahrscheinlich das, was Altern wirklich ist. Wenn wir also das Altern angehen wollen, müssen wir zuerst die Frage stellen: Ist das überhaupt möglich? Die Komponenten unseres Systems wollen zum niedrigsten Energiezustand tendieren, genau wie die Komponenten einer Rakete zur Erdoberfläche tendieren wollen. Um dem zu widerstehen, benötigen beide Energieverbrauch, aber der Energieverbrauch nutzt diese Komponenten ab. Wenn wir am Leben bleiben wollen, müssen wir die Komponenten in unserem System verwenden, was bedeutet, dass wir altern müssen.

Es ist jedoch nicht klar, warum es nicht möglich sein sollte, dies zu umgehen, indem die Komponenten irgendwie ersetzt werden. Sollten wir nicht in der Lage sein, Zellen zu ersetzen, die sich abnutzen und dadurch instabil werden? Oder ist da etwas von Natur aus instabil? Gruppe von Zellen auch? Man nimmt an, dass Zellen im Laufe der Zeit alle ihre Bestandteile ersetzen. Warum sterben sie dann? Es ist eine offene Frage, aber ein Blick auf die unsterbliche Qualle legt nahe, dass es tatsächlich möglich sein sollte, einfach alles zu ersetzen.

Einer meiner Forscherkollegen namens Jack Davis schlug mir einmal einen interessanten Gedanken dazu vor: Vielleicht ist Altern eine evolutionäre Anpassung. Da Evolution nur dann funktioniert, wenn ständig biologisches Material ausgetauscht wird, muss der Umsatz selbst von irgendwoher gekommen sein, wodurch die Evolution effizienter wird. Dieser Umsatz ist notwendig, um neue Merkmale zu generieren und auf den bereits entwickelten Evolutionstypen aufzubauen. Einfacher ausgedrückt: Wenn niemand stirbt, hat niemand Babys, und Babys sind erforderlich, um die Evolution voranzutreiben.

Es scheint mir wahrscheinlicher, dass das Altern ein natürlich vorkommendes Phänomen ist, das nicht angepasst werden muss. Aber Jacks Überlegung mag sein, warum das Altern fortbesteht. Es gibt zwar Möglichkeiten für die Natur, mit dem Altern umzugehen, aber das Altern wird stark begünstigt. Die Evolution hat einen großen Nutzen aus der ständigen Erzeugung von neuer Biomasse, aber es bringt keinen Vorteil, wenn Organismen am Leben erhalten werden, nachdem sie zur nächsten Generation beigetragen haben (tatsächlich nehmen sie nur Ressourcen, wenn sie in der Nähe bleiben). Es gibt also einen selektiven Druck, um zu altern. Und absterbende Tiere haben wahrscheinlich einen Anreiz zur Fortpflanzung. All dies kann erklären, warum wir in der Natur nicht mehr Beispiele unsterblicher Tiere sehen.

Für Personen mit bewusstem Bewusstsein, die von diesem System erfasst werden, ist dies jedoch nicht sehr beruhigend. Die menschliche Entwicklung kann von Vorteil sein, wenn wir alle 80 Jahre alt werden, aber wenn man im Alter stirbt, hat er immer noch wenig Anklang.

Also hier sind wir wieder. Wie können wir gegen das Alter vorgehen? Eine Möglichkeit ist, außer Sauerstoff zum Atmen etwas zu finden. Sauerstoff ist ein ziemlich reaktives Element. In der Tat ist es für eine enorme Menge an Schäden an organischen und anorganischen Strukturen durch den Oxidationsprozess verantwortlich. Wenn wir etwas weniger reaktionsfreudiges finden könnten, könnte dies für unseren Körper weniger schädlich sein, und wir müssten nicht so viel Energie in Antioxidantien investieren, um diese Auswirkungen zu bekämpfen.

Die Kehrseite davon ist, dass die Reaktivität des Sauerstoffs es so großartig macht, was er tut. Alles, was weniger reaktiv ist, würde die Elektronentransportkette enorm verlangsamen. Dies bedeutet, dass wir nicht in der Lage sind, die zum Überleben notwendigen Aktivitätsniveaus aufrechtzuerhalten. Vielleicht laufen wir alle einfach in süßen Überdruckkammern herum, die uns vor dem Luftsauerstoff schützen und nur ein bisschen in unsere Lunge bringen.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, unseren Energieverbrauch generell zu verlangsamen, da dieser Prozess die Abnutzung der Zellen verursacht. Viele von uns im Westen essen sowieso viel mehr, als wir brauchen, oder? Obwohl kontrovers diskutiert, scheint die Einschränkung der Kalorienzufuhr laut Untersuchungen tatsächlich in der Lage zu sein, das Leben zu verlängern.

Ein disziplinierter Ansatz wie dieser kann viele Vorteile mit sich bringen (sogar über das langsamere Altern hinaus), ist aber immer noch eine vorübergehende Lösung, die nur den Tod aufhält. Ein längeres Leben lohnt sich nur, wenn es Spaß macht. Außerdem macht es mehr Spaß, an andere Möglichkeiten zu denken. Warum also nicht versuchen, die Qualle zu hacken?

Dieser Ansatz ist zwar nicht unmöglich, hat jedoch große Hürden. Es wird angenommen, dass die Qualle Unsterblichkeit durch „Transdifferenzierung“ erreicht, oder indem sie ihre Zellen wieder in Stammzellen verwandelt und von vorne anfängt, sodass sie zu anderen Zelltypen werden. Obwohl wir technisch herausgefunden haben, wie man menschliche Zellen wieder in Stammzellen verwandelt, gibt es viele Zellen, die unersetzbar sind. Unsere Neuronen lassen uns beispielsweise tun, was wir tun, indem wir geeignete Kontakte mit anderen Neuronen finden und ein komplexes Netz bilden. Wenn diese Zellen in einen Stammzellenzustand zurückgedrängt werden, würden theoretisch alle diese Kontakte unterbrochen, da Stammzellen nicht in der Lage sind, neuronale Verbindungen zu bilden. Wir würden theoretisch auf die Kindheit zurückgreifen und im Wesentlichen nichts wissen. Dies scheint ungefähr das zu sein, was eine Qualle weiß. Um als Quallen zu leben, müssen wir möglicherweise auch so schlecht leben.

Vielleicht werden wir eines Tages in der Lage sein, dies zu umgehen, indem wir einen fortwährenden Prozess durchlaufen, der durch das Gehirn rollt, jeden Kontakt einer Zelle zur Kenntnis nimmt, diese Zelle transdifferenziert und dann die neu erzeugte Zelle wie ein Gerüst um sie herum wachsen lässt um alle seine vorherigen Verbindungen wieder herzustellen, wodurch jeder seiner Kontakte erhalten bleibt. Erinnerungen, die diese Zelle betreffen, sind daher nur vorübergehend offline.

Fürs Erste müssen unsere Ansätze es erfordern, Gene oder Medikamente anzusprechen, die unsere Energie effizienter nutzen, oder unseren Körper aus haltbareren Bestandteilen umzuformen. Das Beste, was wir bis dahin tun können, ist, der Zufälligkeit zu widerstehen, die das Universum für uns alle bestimmt hat.