내가 출판했을 때 Life 's Ratchet 4 년 전, 나는 주변 분자 혼돈, 즉 분자 래칫, 즉“혼돈에서 순서를 추출”할 때 삶이 고도로 정렬 된 시스템을 만들고 유지할 수있는 방법에 집중했습니다. 놀랍게도이 책은 노화 연구 분야에 큰 관심을 불러 일으켰습니다. 노화에 관한 노화 연구소 (National Institute of Aging)의 심혈관 과학 실험실 (Ed Lakatta)은 노화에 따르면“질서에서 혼란”을 추출한다.
.이 놀라운 관심의 일환으로, 나는 최근 nautilus 에 대한 기사를 작성하도록 초대되었습니다. 해커 뉴스 에서이 의견 스레드를 포함하여 상당한 양의 의견을 생성했습니다. 이 의견 중 일부에 답장하고 싶습니다.
주석의 일부 반복 주제는 1) 우리가 열린 열역학적 시스템이므로 엔트로피가 증가하지 않는다는 것입니다 (환경에서 항상 더 낮은 entropy 에너지를 얻을 수 있기 때문에). 2) 우리의 세포에는 발생할 수있는 손상을 처리 할 수있는 수리 시스템이 있습니다. 그리고 3)“불멸의”세포와 유기체가 있으며, 노화가 불가피하다는 나의 주장과 모순됩니다.
첫 번째와 두 번째 포인트는 본질적으로 동일한 대답을 가지고 있습니다. 우리가 열린 시스템이라는 것은 절대적으로 맞습니다. 이것이 제가 Life 's Ratchet 에서 자세히 설명하는 것입니다. . 저렴한 에너지의 섭취는 우리의 분자 기계가 분자 혼돈에서 순서를 추출 할 수있는 이유입니다. 그러나, 분자 혼돈은 항상 존재하며, 현미경으로, 우리 세포의 분자는 지속적으로 손상됩니다. 허리케인과 같은 다른 열역학적으로 개방적인 자체 조직화 시스템과 달리 생활 시스템은 복잡한 연동 피드백 및 규제 루프로 구성된 엄청나게 엄격하게 제어되는 시스템입니다. 이러한 피드백 루프는 모두 적응 및 구성된 분자 기계, 청사진을 제공하기 위해 손상되지 않은 DNA에 의존하며, 적시에 정확한 조절 및 신호 전달에 의존합니다. 이 시스템은 분자, 소기관, 세포, 세포 세포 상호 작용, 조직, 장기 및 유기체의 계층 구조에 걸쳐 상호 작용합니다. 그들은 많은 예비, 중복성 및 수리 시스템이 내장되어 있습니다.
그러나 결국 이러한 시스템 중 일부는 미묘하게 손상됩니다. 에너지 공급 속도가 느려지거나 신호 사슬이 파괴되고, 피드백 루프 타이밍이 약간 떨어지거나, 손상된 분자는 세포에서 제거되지 않고, 분자 기계가 느슨한 기능을하거나 활성화되지 않습니다. 이러한 기능 손실은 유기체의 모든 시스템의 상호 상호 의존성으로 인해 다른 시스템에서 추가 기능 손실을 유발합니다. 이로 인해 캐스케이드가 증가합니다.
이 과정의 시작은 단순히 수많은 수의 셀과 기능에 대한 확률의 문제입니다. 하나의 시스템이 실패하지 않도록 시도 할 수 있지만 대신 실패 할 다른 시스템이 많이 있습니다. 그리고 실패를 막으려 고 시도한 시스템은 다른 사람에 의존하기 때문에 장기적으로는 영향을받지 않을 것입니다. 우리 셀의 수리 시스템은 훌륭합니다. 그들은 우리가 80 년 이상 살 수있게합니다. 우리는 비슷한 크기와 심박수의 포유류보다 오래 산다. 더 오래 살 수 있을까요? 원칙적으로 수리 시스템은 개선 될 수 있지만 복잡성은 수년이 걸리는 전망이됩니다. 그러나 우리는 항상 확률 게임의 대상이 될 것이며, 결국 우리는 잃을 것입니다.
세 번째로, 일부 독자들은“불멸의”유기체가 있다고 언급했습니다. 이러한 불멸의 유기체에 대해 한 가지 눈에 띄는 것은 그것들이 모두 매우 간단하다는 것입니다. 예는 박테리아뿐만 아니라 소위 "불멸의 해파리"와 같은 생물도 있습니다. 불멸의 해파리는 발달 과정을 역전시키는 단계를 거칩니다. 본질적으로, 그것은 성인에서 애벌레 단계로 되돌아 가서 새로운 성인으로 발전 할 수 있습니다. 이것은 무기한으로, 해파리를“불멸”으로 만드는 것 같습니다.
이것은 첫눈에, 놀랍습니다. 그러나 어떤 의미에서 인간은 같은 일을합니다! 우리의 생식선은 또한“불멸”입니다. 그러나 이것은 성인, 복잡한 개인의 노화와 다릅니다. 수년에 걸쳐 복잡한 유기체에서 분자 및 전신 순서를 유지하는 것과 비교할 때, 인간 난에 DNA를 합리적으로 안정적으로 유지하는 것은 비교적 쉬운 일입니다. 그럼에도 불구하고 거기에도 시간이 지남에 따라 저하가 있습니다. 이것이 우리가 어린 나이에 일반적으로 재생산되고 선천적 결함이 노인과 아버지에게 더 널리 퍼지는 주된 이유입니다.
해파리의 경우 성인으로서, 그들은 애벌레 단계로 되돌아 가기 위해“죽는”것이기 때문에 분명히 불멸의 일이 아닙니다. 또한 모든 해파리 가이 전환을 성공적으로 만들지는 않을 가능성이 높으므로“불멸”은 개별 수준이 아닌 인구 수준에 있습니다. 그러나 그것이 "불멸의"의 정의라면 인간도 불멸입니다! 그러나 우리는 일반적으로 그 정의를 사용하지 않을 것입니다.
중요한 제쳐두고, 규칙적인 (체세포) 인간 세포도 불멸 할 수 있습니다. 이것을 암이라고합니다. 암과 노화는 동일한 분자 장애 코인의 양면입니다. 우리 세포가 어느 시점에서 죽지 않으면 분자 장애와 DNA 손상은 세포가 도량으로 가서 암으로 변할 확률을 지속적으로 증가시킬 것이다. 세포를 정렬하는 데 드는 비용은 세포 분열, 성장 및 분화의 엄격한 조절입니다. 열 및 화학적 손상의 맹공격에 직면 한이 엄격한 규제 비용은 노화되고 있습니다.
Peter Hoffmann은 Wayne State University의 물리학 교수이자 교양학과 과학 대학의 부교수입니다.
