لماذا نتقدم في السن؟ لا ، ليس هكذا. لماذا يبلغ عمر الماوس 40 مرة أسرع منا؟ هل الحوت أبطأ مرتين؟ هل هناك أي قانون أساسي للفيزياء يسبب شيخوخة الأنظمة الحية؟
من الغريب أن نرى أنه في القرن الحادي والعشرين لا يزال هناك شخص ما يزال يعتقد أن "الكون" مذنب بالشيخوخة ، وهي
الفرضية الثانية للديناميكا الحرارية ، التي تنص على أنه في الأنظمة المعزولة لا يمكن للانتروبي أن ينخفض. بالمناسبة ، هذا "لا يمكن أن ينخفض" لسبب ما غالبًا ما يتحول إلى "يجب أن يزيد". في الوقت نفسه ، لم يتم الإعلان عن الإطار الزمني الذي تلتزم فيه بذلك. حسنًا ، حسنًا ، ليس هناك جدوى من محاولة مناقشة ظلال الرمادي عندما نرى اللون الأخضر: الكائنات ليست أنظمة
معزولة . بل على العكس تمامًا ، فهم يفعلون فقط أنهم يمتصون الطاقة من الخارج ، ويستخدمونها لتلبية الاحتياجات المختلفة ، بما في ذلك تقليل الانتروبيا. وقد تكون السمة المميزة للكائنات الحية زيادة أكثر فعالية في الإنتروبيا الخارجية مقارنة بالنظم غير الحية ، كما تخبرنا فرضيات الفيزيائي الحيوي جيريمي إنجلاند (
1 ،
2 ).
بالمناسبة ، سأل الفيزيائيون أسئلة عن علاقة الأنظمة الحية مع الإنتروبيا منذ الأزل - لقد تم اكتشاف انعكاسات حول هذه المواضيع في أعمال القرن التاسع عشر ، ولكن ربما كان أول تحليل عميق وواسع النطاق هو كتاب
"ما هي الحياة؟" أحد أشهر علماء الفيزياء في القرن العشرين ، إروين شرودنغر. على الرغم من أنه من بين السكان ، أعتقد أن قطته معروفة بشكل أفضل:
في كتابه ، لاحظ شرودنغر أن أحد الاختلافات الرئيسية بين الأنظمة الحية والأنظمة غير الحية هو أنه يمكنهم "إنشاء النظام من الفوضى" ، أي تقليل الانتروبيا الخاصة بهم. حتى أنه طرح تعريفًا بأن الحياة "تتغذى على الإنتروبيا السلبية" ، على الرغم من أنه أدرك لاحقًا أنه جمد الغباء ، وكرر مرارًا أنه في الواقع ، بالطبع ، "يتغذى" على الطاقة الحرة ، التي تنفقها على تقليل أو الحفاظ على نفس المستوى من الإنتروبيا ، لكن الرواسب - في شكل مفهوم علم
الآثار السلبية - بقيت.
حسنًا ، بفضل علماء الفيزياء لوضع القاعدة النظرية تحت ملاحظات واضحة تمامًا. نعم ، تعلمت الأنظمة الحية ، أو بالأحرى جيناتها ، كيف تتعامل مع الإنتروبيا ، أي استخدام الطاقة من الخارج وتقليلها أثناء التكاثر والحفاظ عليها منخفضة لسنوات أو حتى عقود بعد الولادة. وفقًا لذلك ، فإن السبب الوحيد الذي يجعل انتروبيا الجسم يزداد بعد عمر معين هو أن برنامج الجينات يتوقف عن خفضه بشكل صحيح ، أو حتى
يفضح تمامًا جهاز
النسخ (مثل vmch. Salmon). علاوة على ذلك ، بالنسبة لكل نوع ، يختلف هذا العمر ، والذي يختلف حسب الترتيب من حيث الحجم بين الأنواع ، مما يشير بوضوح إلى أن هذه العملية لا تحددها بعض قوانين الفيزياء ، ولكنها تعد التكيف البيولوجي.
ما الذي يمنع الجينات من الاحتفاظ بمُنسخاتها حية لعدة قرون أو آلاف السنين؟ نعم ، لا شيء يمنع. على ما يبدو ، هم فقط لا يحتاجون إليها - وبالتالي اتضح بشكل جيد. علاوة على ذلك ، يمكن أن تكون الحياة الطويلة جدًا للناسخات ، على العكس ، ضارة لبقاء الجينات على المدى الطويل. بعد كل شيء ، تلعب التعاونيات الجينية (الأنواع) "ألعاب الجوع" ليس بمفردها ، ولكن في لعبة متعددة اللاعبين بمليارات الدولارات ، حيث يعتمد كل رابط في هرم الغدر الذي وجد توازنًا زمنيًا هشًا على الروابط أدناه. في مثل هذه الظروف ، يصعب تحقيق وجود طويل الأمد بدون تعاون متعدد المستويات والتكيف مع النظام البيئي بأكمله.
بالمناسبة ، أفضل مثال على بخل الجينات في تحديد عمر مخلوقاتها هو الحشرات الاجتماعية. تعيش الطبقة الملكية لهم مرة أو مرتين أطول من الطبقة العاملة ، على الرغم من حقيقة أن جيناتهم هي نفسها. في الآونة الأخيرة ،
تم نشر مقال مثير للاهتمام للغاية حول النمل الأبيض (الذي تم
تخفيضه أخيرًا إلى الصراصير) ، والذي أظهر أن الملكة لديها آليات حماية الحمض النووي ضد الترانسبوزونات ("جينات القفز" الخبيثة) التي تنشط بنفس القدر في الشباب وفي الشيخوخة ، ولكن بالنسبة للعمال ، تتوقف هذه الحماية بسرعة كبيرة. بالمناسبة ، يتم استخدام آليات الدفاع نفسها (
piRNAs ) ضد
الترانزوزونات في خلايانا الجرثومية ، ولكن ليس في الخلايا الجسدية.
يبدو أن كل شيء واضح - الجينات لا تريد السماح للعمال بالعيش طويلا. خاصة أنهم يقتلون ، ببساطة. ولكن لا ، سيجد ضحايا متلازمة ستوكهولم أعذارًا للجينات القاتلة. ويقولون: "من المحتمل أنها تستهلك الكثير من الطاقة لدعم التعبير عن الجينات الدفاعية المنقولة في جميع النمل الأبيض".
"بعد كل شيء ، قد يكون من المكلف للغاية للغاية الحفاظ على مسار إشارة بيرنا النشط بشكل دائم في جميع خلايا الكائن الحي - أو في جميع أفراد المستعمرة."
ماذا تعني عبارة "كثيف استهلاك الطاقة"؟ في الملكة ، التي تضع 20000 بيضة في الوقت نفسه ، ليست باهظة الثمن ، ولكن في الموظف باهظة الثمن؟ وأي نوع من الطاقة نتحدث عن الطعام؟ أو مرة أخرى عن "مورد" سحري معين موجود فقط في أوهام أتباع المفاضلة؟ وأين هذه المقايضة ، إذا كانت الملكة تعيش لمدة 20 عامًا ، والشخص العامل هو بضعة أشهر فقط؟
لم يلاحظ أي مقايضة . وبطريقة ما ، ليس لدى الملكة أي مشاكل في الإنتروبيا.
ومن الأمثلة الأكثر وضوحًا على التطوع الجيني في اختيار مدى عمر مخلوقاته ،
فراشة الملك . في الصيف ، تعيش هذه الفراشات بضعة أسابيع فقط ، وفي الخريف تهاجر جنوبًا لفصل الشتاء ، ويعيش هؤلاء المهاجرون لمدة تصل إلى 7 أشهر. علاوة على ذلك ، يقوم هؤلاء المهاجرون أنفسهم أولاً برحلة بطول آلاف الكيلومترات ، وفي الربيع يعودون ، وتبدأ الإناث في رحلة العودة حاملاً.
الشيء الأكثر إثارة للاهتمام هو أنه بالنسبة للفرق الكبير في متوسط العمر المتوقع (RV) بين المهاجرين وغير المهاجرين ، فإن الملوك مسؤولون عن الهرمون الوحيد JH1 من عائلة "
هرمونات الأحداث ". إذا قمت
بتقديمه إلى الفراشات في ظروف المختبر ، فإنها تعيش مرتين أقل من التحكم ، ولكن ، على العكس من ذلك ، تمنع إنتاجها ، فإن الفراشات تعيش 1.5 مرة أطول. تظهر الرسوم البيانية أدناه اختلافًا كبيرًا (3 مرات!) في البنكرياس الوسيط بين أولئك الذين تلقوا JH1 (منحنيات زرقاء) إضافية وأولئك الذين تم حظر إنتاجهم (أحمر). الصف العلوي من الإناث ، والجزء السفلي من الذكور.
بالمناسبة ، هرمونات الأحداث مسؤولة عن تطور العديد من الحشرات ، بما في ذلك الاجتماعية. على الأرجح ، خلال التطور الذي
يحددونه في النحل من يجب أن يصبح الملكة ، ومن الذي العامل.
لذلك في الديناميكا الحرارية ، وجدت الجينات المجلس منذ فترة طويلة. وحقيقة أنها يمكن أن تحافظ على إنتروبيا الجسم منخفضة بما يكفي للسماح للملكة بالعيش لمدة 20 عامًا ، ولكن لا تستخدم هذه المهارة للعامل ، يعني أن الجينات ليست ببساطة مربحة ، وليست مستحيلة نظريًا.
علاوة على ذلك ، حافظت الجينات على انتروبيها منخفضًا لمليارات السنين. ونحن فقط الأداة التي تساعدهم في هذه المعركة القاتلة. فقط
"إماتة!" يقع تقريبًا على حصتنا تقريبًا ، أي أن وفاتنا هي التي تمد الجينات بالخلود. لا أعرف عنك ، لكني تعبت من هذا الموقف. لم أشارك في أجهزة النسخ المتماثل kamikaze. لذلك ، أعتقد أنه من الملح القيام بكل ما هو ممكن للتخلص من نير الجينات وتحرير شخصياتنا من روابط علم الأحياء. احصل على الجينات!