Per battere la morte e diventare immortali, per prima cosa dobbiamo sconfiggere l'entropia

L'immortalità è la rara superpotenza che suona come una maledizione. Eppure, c'è qualcosa di molto allettante nella possibilità di non morire mai. Qualcosa deve essere cablato in noi per evitare la morte in qualsiasi contesto, indipendentemente da quanto possa essere irrazionale una decisione per noi stessi o per la specie in generale.

Questo, in realtà, è sempre stato il Santo Graal delle scienze biologiche. Indagare e curare le malattie ha sempre avuto l'obiettivo di estendere e migliorare la vita. L'ultima tecnologia ha contribuito a rinnovare l'interesse per l'idea che l'immortalità potrebbe essere effettivamente raggiungibile. Alcuni ricercatori vorrebbero considerare l'invecchiamento come qualsiasi altra malattia (o insieme di malattie), come è stato recentemente evidenziato nel nuovo spettacolo di Ron Howard Sfondamento.

Questi ricercatori sperano di far progredire l'idea che un farmaco possa essere studiato allo scopo di trattare l'età stessa. Anche se i farmaci che stanno guardando sono già sul mercato da anni per curare malattie come il diabete, la speranza è di cambiare il modo di pensare e di indagare sui farmaci per curare l'età, in primo luogo. Quale migliore trattamento di prevenzione potrebbe esserci, dopo tutto, della perpetua gioventù?

Perché non è possibile ottenere un farmaco che tratti l'invecchiamento approvato dalla FDA, sostengono i ricercatori, nessuno nell'industria privata ha provato seriamente ad affrontare una cura che invecchia. Ma una volta che la FDA arriva, così il pensiero va, le porte saranno aperte, e il libero mercato ci farà sentire tutti tranquilli e virili per i secoli a venire.

Questo è un pensiero ispiratore. Prima però di essere troppo agitati, tuffiamoci in cosa significa invecchiare.

La vita è fondamentalmente un processo instabile (sì, processo). La vita sembra preferire stati energetici più elevati, più instabili allo stato energetico più basso, che è ciò che lo rende così intrigante. Tutto nell'universo sembra tendere verso un'entropia o un disordine più elevati. Infatti, lo scienziato Nicolas Carnot escogitò un principio per descrivere quella tendenza che alla fine divenne una "legge". Quindi quando qualcosa sembra fare il contrario, sembra strano e in qualche modo intenzionale da qualcosa o qualcuno.

Vale la pena notare, tuttavia, che la gravità è anche una legge. Con abbastanza energia, può, come la Seconda Legge della Termodinamica, resistere temporaneamente (notare che le leggi sono ancora molto in vigore, ma vengono superate con il lavoro, nessuna legge fisica viene violata). L'esempio ovvio è una nave razzo costruita dall'uomo, ma esistono anche esempi in natura. La tensione superficiale nell'acqua, ad esempio, è in grado di superare la gravità. (Dovrei notare che si pensa che tutto questo sia possibile perché siamo un "sistema aperto", quindi c'è qualcosa che compensa la nostra riduzione nell'entropia.In particolare, il Sole sta dissipando la sua via verso l'equilibrio. parte dell'energia generata dal Sole in questo processo, ma la tendenza generale nel sistema è ancora verso una maggiore entropia).

Quindi, più chiaramente, mentre tutto nell'universo tende all'equilibrio, l'equilibrio significa la morte. Equilibrio significa una distribuzione uniforme di tutti gli elementi costitutivi nel più alto stato di entropia: disordine totale, ma stabilità totale. La vita fa il contrario. Assorbe certe molecole all'interno delle cellule e le regola. La vita invece tende verso una versione equilibrata di energia: l'omeostasi. In tal modo, deve opporsi alla direzione naturale del resto dell'universo.

Quindi la vita è, essenzialmente, la resistenza dello stato di energia più basso, lo stato di massima entropia che tutto nel sistema vuole andare verso. La resistenza a questa tendenza naturale rende il sistema intrinsecamente instabile e reso possibile con la giusta quantità di energia. Troppa energia e tutto diventa troppo instabile e si scioglie semplicemente (o vaporizza). Troppa poca energia e tutto rimane semplicemente nello stato di energia più basso. C'è una piccola finestra, tuttavia, dove l'entropia può essere ridotta e la complessità può essere generata spontaneamente.

(A parte: questa seconda legge è considerata irreversibile, un uovo non può infrangersi, per citare un esempio classico, ma nota che c'è una differenza tra una riduzione nell'entropia e la freccia del tempo. È vero: l'uovo non può infrangersi, ma questo perché non possiamo tornare indietro nel tempo, tuttavia un uovo può essere riformato se i componenti dell'uovo vengono riciclati attraverso la funzione della vita, come se i componenti fossero compostati in pacciame per una pianta di mais che a sua volta si nutre un pollo.Il cerchio della vita è così chiamato per una ragione.)

Mentre la natura tende all'equilibrio, la vita resiste all'equilibrio e tende all'omeostasi. Ma ancora, tutto ciò richiede energia. Usiamo l'energia per resistere all'equilibrio, proprio come un razzo utilizza l'energia per resistere alla gravità. Ma l'uso di energia è costoso e causa usura sui componenti del sistema. Alla fine, le pompe e le membrane non funzionano come una volta. La vita è necessariamente un processo distruttivo!

Questo processo distruttivo è probabilmente ciò che è veramente l'invecchiamento. Quindi, se speriamo di affrontare l'invecchiamento, dobbiamo prima porre la domanda: è possibile? I componenti del nostro sistema vogliono tendere verso lo stato di energia più basso, proprio come i componenti di un razzo vogliono tendere verso la superficie della Terra. Per resistere a ciò, entrambi richiedono un uso di energia, ma l'uso di energia consuma proprio quelle componenti. Se vogliamo rimanere vivi, dobbiamo usare i componenti nel nostro sistema, il che significa che dobbiamo invecchiare.

Tuttavia, non è chiaro il motivo per cui non dovrebbe essere possibile circumnavigare questo in qualche modo sostituendo i componenti. Non dovremmo essere in grado di sostituire semplicemente le cellule che si consumano e diventano instabili? O c'è qualcosa di intrinsecamente instabile riguardo al gruppo di cellule, anche? Dopo tutto, si pensa che le cellule sostituiscano tutte le loro molecole costituenti nel tempo, quindi perché muoiono? È una domanda aperta, ma uno sguardo alle meduse immortali suggerisce che dovrebbe essere possibile semplicemente sostituire tutto.

Uno dei miei colleghi ricercatori di nome Jack Davis mi ha proposto una riflessione interessante su questo: Forse l'invecchiamento è un adattamento evolutivo. Poiché l'evoluzione funziona solo quando c'è un ricambio continuo di materiale biologico, il fatturato stesso deve provenire da qualche parte, rendendo così l'evoluzione più efficiente. Questo giro d'affari è necessario per generare nuovi tratti e basarsi su quelli già sviluppati, a.k.a. evoluzione. Più semplicemente, se nessuno sta morendo, nessuno ha figli e i bambini sono necessari per guidare l'evoluzione.

Mi sembra più probabile che l'invecchiamento sia un fenomeno naturale che non deve essere adattato. Ma il ragionamento di Jack potrebbe essere il motivo per cui l'invecchiamento persiste. Possono esserci effettivamente modi per aggirare l'invecchiamento della natura, ma l'invecchiamento è fortemente favorito. L'evoluzione ottiene un forte beneficio dalla costante generazione di nuove biomasse, ma non ottiene alcun beneficio dal tenere in vita gli organismi dopo aver contribuito alla generazione successiva (in effetti, continuano a prendere risorse solo se rimangono fermi), quindi c'è una pressione selettiva per mantenere l'invecchiamento. E gli animali che muoiono probabilmente hanno incentivi per procreare. Tutto ciò potrebbe spiegare perché non vediamo più esempi in natura di animali immortali.

Per gli individui con consapevolezza cosciente che sono catturati in questo sistema, però, non è molto confortante. L'evoluzione umana può avvantaggiare quando tutti noi scadiamo a 80 anni, ma il morire di vecchiaia ha ancora un fascino limitato.

Così eccoci di nuovo. Come potremmo andare a combattere l'età? Una possibilità è trovare qualcosa oltre all'ossigeno da respirare. L'ossigeno è un elemento abbastanza reattivo. Di fatto, è responsabile di un'enorme quantità di danni alle strutture sia organiche che inorganiche attraverso il processo di ossidazione. Se fossimo in grado di trovare qualcosa di meno reattivo, potrebbe essere meno dannoso per i nostri corpi e non dovremmo investire così tanta energia in antiossidanti per combattere questi effetti.

Il rovescio della medaglia è che è la reattività dell'ossigeno che lo rende così eccezionale in quello che fa. Qualunque cosa meno reattiva rallenterebbe enormemente la catena di trasporto degli elettroni, il che significa che non saremmo in grado di sostenere i livelli di attività di cui abbiamo bisogno per sopravvivere. Quindi forse andiamo tutti a passeggiare in dolci camere iperbariche che ci proteggono dall'ossigeno atmosferico e consegnano solo un po 'ai nostri polmoni.

Un'altra possibilità è di rallentare più in generale il nostro consumo di energia, poiché è questo processo che produce l'usura delle cellule. Molti di noi in Occidente mangiano molto più del necessario, comunque, giusto? Sebbene controverso, la restrizione calorica sembra effettivamente in grado di prolungare la vita, secondo la ricerca.

Mentre un approccio disciplinato come questo può portare molti benefici (anche oltre l'invecchiamento più lento), è ancora una soluzione temporanea che si limita a rimandare la morte. Vivere una vita più lunga non fa che valere la pena se è piacevole. E inoltre, è più divertente pensare ad altre possibilità. Quindi, perché non provare a hackerare la medusa?

Sebbene non sia impossibile, questo approccio ha grossi ostacoli. Si pensa che la medusa raggiunga l'immortalità attraverso la "transdifferenziazione" o che riattiva le sue cellule in cellule staminali e ricomincia da capo in modo che diventino altri tipi di cellule. Anche se tecnicamente abbiamo capito come trasformare le cellule umane in cellule staminali, gli umani hanno molte cellule che sono insostituibili. I nostri neuroni, ad esempio, fanno ciò che facciamo trovando i contatti appropriati con altri neuroni e formando una rete complessa. In teoria, se quelle cellule sono costrette a tornare in uno stato di cellule staminali, tutti questi contatti sarebbero interrotti, dal momento che le cellule staminali non sono in grado di formare connessioni neuronali. Saremmo teoricamente tornati all'infanzia e non sapremmo sostanzialmente nulla, il che sembra essere approssimativamente quello che sa una medusa. Per vivere fino a una medusa, potremmo anche dover vivere male.

Forse un giorno saremo in grado di aggirare questo con una sorta di processo continuo che attraversa il cervello, prende atto di ogni contatto che una cellula ha, transdifferenzia quella cellula, quindi lascia che la cellula appena generata cresca attorno ad essa come un'impalcatura al fine di ristabilire tutte le sue connessioni precedenti, preservando così ciascuno dei suoi contatti. I ricordi che coinvolgono quella cella sarebbero quindi solo temporaneamente non in linea.

Per ora, i nostri approcci dovranno richiedere il targeting di geni o farmaci che fanno un uso più efficiente della nostra energia, o ri-fabbricando i nostri corpi da componenti più durevoli. Il meglio che possiamo fare fino ad allora è resistere alla casualità che l'universo ha destinato a tutti noi.