Genes vs. Entropy - Mortal Kombat



Por que estamos ficando velhos? Não, não é assim. Por que um mouse envelhece 40 vezes mais rápido que nós? A baleia é 2 vezes mais lenta? Existe alguma lei fundamental da física que cause envelhecimento dos sistemas vivos?

É estranho ver que, no século XXI, ainda existe alguém que ainda acredita que a “entropia” é culpada de envelhecimento, ou seja, o segundo postulado da termodinâmica , que afirma que em sistemas isolados a entropia não pode diminuir. A propósito, esse "não pode cair" por algum motivo, muitas vezes se transforma em "deve aumentar". Ao mesmo tempo, o prazo em que ela é obrigada a fazer isso não é anunciado. Bem, tudo bem, não faz sentido tentar discutir tons de cinza quando vemos o verde: organismos não são sistemas isolados . Muito pelo contrário, eles apenas fazem isso absorvendo energia de fora, usando-a para várias necessidades, incluindo a redução de sua entropia. E pode muito bem ser que a característica distintiva dos organismos vivos seja um aumento mais efetivo da entropia externa em comparação com os sistemas não-vivos, como as hipóteses do biofísico Jeremy Ingland nos dizem ( 1 , 2 ).

A propósito, os físicos fizeram perguntas sobre a relação dos sistemas vivos com a entropia desde tempos imemoriais - reflexões sobre esses tópicos foram encontradas nas obras do século XIX, mas provavelmente a primeira análise profunda e abrangente foi o livro "O que é a vida?" um dos físicos mais famosos do século 20, Erwin Schrödinger. Embora entre a população, eu acho, seu gato seja mais conhecido:


Em seu livro, Schrödinger observou que uma das principais diferenças entre sistemas vivos e sistemas não-vivos é que eles podem "criar ordem a partir do caos", ou seja, reduzir sua entropia. Ele até propôs a definição de que a vida "se alimenta de entropia negativa", embora mais tarde tenha percebido que havia congelado a estupidez e explicou várias vezes que, na realidade, "se alimenta" de energia livre, que gasta na redução ou manutenção no mesmo nível de entropia, mas o sedimento - na forma da noção de negentropia - permaneceu.

Bem, obrigado aos físicos por colocar a base teórica sob observações bastante óbvias. Sim, os sistemas vivos, ou melhor, seus genes, aprenderam a lidar com a entropia, ou seja, usando energia de fora, reduzi-la durante a reprodução e mantê-la baixa por anos ou mesmo décadas após o nascimento. Consequentemente, a única razão pela qual, após certa idade, a entropia do corpo começa a aumentar é porque o programa do gene para de abaixá-lo adequadamente ou até expõe completamente seu replicador (como vmch. Salmon). Além disso, para cada espécie essa idade é diferente, o que varia em ordem de magnitude entre as espécies, o que indica claramente que esse processo não é determinado por alguma lei da física, mas é uma adaptação biológica.

O que impede os genes de manterem seus replicadores vivos por séculos ou milênios? Sim, nada impede. Aparentemente, eles simplesmente não precisam disso - e isso acaba bem. Além disso, uma vida excessivamente longa dos replicadores pode, pelo contrário, ser prejudicial à sobrevivência a longo prazo dos genes. Afinal, as cooperativas de genes (espécies) jogam seus “Jogos Vorazes” não sozinhos, mas em um multiplayer de vários bilhões de dólares, onde cada elo da pirâmide de traição que encontrou equilíbrio temporal frágil depende dos elos abaixo. Nessas condições, dificilmente é possível uma existência bem-sucedida a longo prazo sem cooperação e adaptação em vários níveis a todo o ecossistema como um todo.

A propósito, a melhor ilustração da mesquinharia dos genes na dosagem da vida útil de suas criaturas são os insetos sociais. A casta real vive para eles 1-2 vezes mais que a que trabalha, apesar de seus genes serem os mesmos. Recentemente, foi publicado um artigo muito interessante sobre cupins (que, aliás, foi finalmente rebaixado para baratas), que mostrou que sua rainha possui mecanismos de proteção de DNA contra transposons (“genes saltadores” maliciosos) igualmente ativos na juventude e na velhice, mas em para os trabalhadores, essa proteção é desativada muito rapidamente. A propósito, os mesmos mecanismos de defesa ( piRNAs ) contra transposons também são usados ​​em nossas células germinativas, mas não nas somáticas.


Parece que tudo está claro - os genes não querem permitir que os trabalhadores vivam por muito tempo. Especialmente eles são mortos, basta colocar. Mas não, as vítimas da Síndrome de Estocolmo encontrarão desculpas para os genes assassinos. "Provavelmente consome muita energia para apoiar a expressão dos genes de defesa do transposão em todos os cupins", eles dizem:

"Afinal, provavelmente seria muito caro em termos energéticos manter um caminho ativo de sinalização de piRNA permanentemente em todas as células de um organismo - ou em todos os indivíduos de uma colônia".

O que significa "muita energia intensiva"? Na rainha, que simultaneamente põe 20.000 ovos por dia , não é caro, mas no empregado, caro? E que tipo de energia estamos falando sobre comida? Ou ainda, sobre um certo "recurso" mágico que existe apenas nas fantasias dos adeptos do trade-off? E onde está essa troca, se a rainha vive por 20 anos e o indivíduo que trabalha é apenas alguns meses? Não são observadas compensações . E de alguma forma a rainha não tem nenhum problema com entropia.

Um exemplo ainda mais flagrante de voluntarismo genético na escolha do tempo de vida de suas criaturas é a Borboleta Monarca . No verão, essas borboletas vivem apenas algumas semanas e, no outono, migram para o sul durante o inverno, e esses migrantes vivem até 7 meses. Além disso, esses mesmos migrantes primeiro fazem um voo de milhares de quilômetros e, na primavera, voam de volta, e as fêmeas embarcam na viagem de volta grávida.


O mais interessante é que, pela enorme diferença na expectativa de vida (RV) entre migrantes e não migrantes, os monarcas são responsáveis ​​pelo único hormônio JH1 da família dos “ hormônios juvenis ”. Se você o introduzir em borboletas em condições de laboratório , elas vivem 2 vezes menos que o controle, mas se, pelo contrário, bloquear sua produção, as borboletas vivem 1,5 vezes mais. Os gráficos abaixo mostram uma enorme diferença (3 vezes!) No pâncreas mediano entre aqueles que receberam JH1 adicional (curvas azuis) e aqueles cuja produção foi bloqueada (vermelha). A linha superior é do sexo feminino, o fundo é do sexo masculino.


A propósito, os hormônios juvenis são responsáveis ​​pelo desenvolvimento de muitos insetos, inclusive os sociais. Muito provavelmente, é durante o desenvolvimento que eles determinam nas abelhas quem deve se tornar a rainha e a quem a trabalhadora.

Assim, na termodinâmica, os genes encontraram o conselho há muito tempo. E o fato de poderem manter a entropia do corpo baixa o suficiente para permitir que a rainha viva por 20 anos, mas não usar essa habilidade para um trabalhador, significa apenas que os genes simplesmente não são lucrativos e, teoricamente, impossíveis.

Além disso, os genes mantêm sua própria entropia baixa por bilhões de anos. E nós somos apenas a ferramenta que os ajuda nessa batalha mortal. Apenas "Fatalidade!" cai quase exclusivamente em nossa sorte, ou seja, é a nossa mortalidade que fornece aos genes a imortalidade. Não conheço você, mas estou cansado dessa situação. Não participei de replicadores kamikaze. Portanto, acredito que é urgente fazer todo o possível para livrar-se do jugo dos genes e libertar nossa personalidade dos laços da biologia. Pegue genes!

Source: https://habr.com/ru/post/pt412425/


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