Pour vaincre la mort et devenir immortels, nous devons d'abord vaincre l'entropie

L'immortalité est la superpuissance rare qui sonne comme une malédiction. Et pourtant, la possibilité de ne jamais mourir est très séduisante. Quelque chose doit être programmé en nous pour éviter la mort dans n'importe quel contexte, quelle que soit la décision irrationnelle que cela pourrait être pour nous-mêmes ou pour l'espèce en général.

En réalité, cela a toujours été le Saint Graal des sciences biologiques. L'étude et le traitement des maladies ont toujours eu pour objectif de prolonger et d'améliorer la vie. Les dernières technologies ont contribué à susciter un regain d'intérêt pour l'idée que l'immortalité peut effectivement être atteinte. Certains chercheurs aimeraient traiter le vieillissement comme toute autre maladie (ou collection de maladies), comme l’a récemment souligné la nouvelle émission de Ron Howard. Percée.

Ces chercheurs espèrent faire avancer l’idée qu’un médicament peut être étudié dans le but de traiter l’âge lui-même. Bien que les médicaments qu’ils examinent soient déjà sur le marché depuis des années pour traiter des maladies telles que le diabète, l’espoir est de changer les mentalités et d’enquêter sur les médicaments pour le traitement de l’âge. Quel meilleur traitement de prévention pourrait-il y avoir, après tout, que la jeunesse perpétuelle?

Les chercheurs expliquent qu’il est impossible d’obtenir un médicament anti-vieillissement effacé par le vieillissement, personne dans le secteur privé n’a tenté sérieusement de s’attaquer au problème du vieillissement. Mais une fois que la FDA sera présente, la pensée sera ouverte, les vannes seront ouvertes et le marché libre nous gardera tous le sentiment d'être 24 et virils pour les siècles à venir.

C'est une pensée inspirante. Avant d’être trop énervés, cependant, penchons-nous sur ce que signifie vieillir.

La vie est fondamentalement un processus instable (oui, processus). La vie semble préférer les états d’énergie plus élevés, plus instables au plus bas niveau d’énergie, ce qui la rend si intrigante. Tout dans l'univers semble tendre vers une entropie plus élevée, ou un désordre. En effet, le scientifique Nicolas Carnot s'est inspiré d'un principe pour décrire cette tendance qui est finalement devenue une «loi». Ainsi, lorsque quelque chose semble faire le contraire, cela semble étrange et intentionnel de la part de quelque chose ou de quelqu'un.

Il convient toutefois de noter que la gravité est aussi une loi. Avec assez d’énergie, il peut, comme la deuxième loi de la thermodynamique, être temporairement combattu (notez que les lois sont toujours très en vigueur mais qu’elles sont dépassées par le travail; aucune loi physique n’est violée). L'exemple le plus évident est celui d'une fusée fabriquée par l'homme, mais il en existe aussi dans la nature. La tension superficielle dans l'eau, par exemple, est capable de vaincre la gravité. (Je devrais noter que tout cela est possible parce que nous sommes un «système ouvert», il y a donc quelque chose pour compenser notre réduction d'entropie. Plus précisément, le Soleil se dissipe pour retrouver son équilibre. Nous utilisons une partie de l’énergie générée par le Soleil dans ce processus, mais la tendance générale du système est toujours à une entropie accrue.)

Ainsi, plus clairement, alors que tout dans l'univers tend vers l'équilibre, l'équilibre signifie la mort. L'équilibre signifie une distribution uniforme de tous les éléments constitutifs dans l'état d'entropie le plus élevé - désordre total, mais stabilité totale. La vie fait le contraire. Il stocke certaines molécules à l'intérieur des cellules et les régule. La vie tend plutôt vers une version équilibrée de la stabilité: l'homéostasie. Ce faisant, il doit rester en dehors de la direction naturelle du reste de l'univers.

La vie est donc essentiellement la résistance de l'état d'énergie la plus basse, l'état d'entropie maximale vers lequel tout le système veut aller. La résistance à cette tendance naturelle rend le système intrinsèquement instable et est rendue possible avec la quantité d’énergie nécessaire. Trop d’énergie et tout devient trop instable et fond tout simplement (ou se vaporise). Trop peu d’énergie et tout reste dans l’état énergétique le plus bas. Il existe cependant une petite fenêtre dans laquelle l’entropie peut être réduite et la complexité générée spontanément.

(Un côté: on pense que cette deuxième loi est irréversible; un œuf ne peut pas être brisé, pour citer un exemple classique. Mais notons qu’il existe une différence entre une réduction de l’entropie et la flèche du temps. C’est vrai, cet œuf ne peut pas briser, c’est parce que nous ne pouvons pas remonter dans le temps. Un œuf peut effectivement être reformé, cependant, si ses composants sont recyclés dans le cadre de la vie, comme si ces composants étaient compostés dans du paillis pour un plant de maïs qui se nourrit à son tour. un poulet. Le cercle de la vie est soi-disant pour une raison.)

Tandis que la nature tend vers l'équilibre, la vie résiste à l'équilibre et tend vers l'homéostasie. Mais encore une fois, tout cela nécessite de l'énergie. Nous utilisons l’énergie pour résister à l’équilibre, tout comme une fusée utilise l’énergie pour résister à la gravité. Toutefois, la consommation d’énergie est coûteuse et provoque l’usure des composants du système. Finalement, les pompes et les membranes ne fonctionnent pas aussi bien qu’avant. La vie est nécessairement un processus destructeur!

Ce processus destructeur est probablement ce que le vieillissement est réellement. Donc, si nous espérons lutter contre le vieillissement, nous devons d'abord poser la question: est-ce même possible? Les composants de notre système veulent tendre vers le niveau d'énergie le plus bas, tout comme les composants d'une fusée veulent tendre vers la surface de la Terre. Afin de résister à cela, les deux nécessitent une utilisation d'énergie, mais la consommation d'énergie épuise ces composants mêmes. Si nous voulons rester en vie, nous devons utiliser les composants de notre système, ce qui signifie que nous devons vieillir.

Cependant, il n’est pas clair pourquoi il ne devrait pas être possible de contourner ce problème en remplaçant d’une manière ou d’une autre les composants. Ne devrions-nous pas pouvoir simplement remplacer des cellules qui s'usent et deviennent ainsi instables? Ou y a-t-il quelque chose de fondamentalement instable dans le groupe de cellules, aussi? Après tout, on pense que les cellules remplacent toutes leurs molécules constitutives avec le temps, alors pourquoi meurent-elles? C’est une question ouverte, mais un regard sur la méduse immortelle suggère qu’il devrait en effet être possible de tout simplement tout remplacer.

Un de mes collègues chercheurs, Jack Davis, m'a un jour proposé une idée intéressante à ce sujet: le vieillissement est peut-être une adaptation évolutive. Étant donné que l’évolution ne fonctionne que lorsque le matériel biologique est soumis à un renouvellement permanent, ce dernier doit lui-même provenir de quelque part, ce qui rend l’évolution plus efficace. Ce roulement est nécessaire pour générer de nouveaux traits et s'appuyer sur ceux déjà développés, à savoir l'évolution. Plus simplement, si personne ne meurt, personne n’aura de bébé et il est nécessaire d’avoir des bébés pour conduire l’évolution.

Il me semble plus probable que le vieillissement soit un phénomène naturel qu'il ne soit pas nécessaire d'adapter. Mais le raisonnement de Jack explique peut-être pourquoi le vieillissement persiste. Il existe peut-être des moyens pour que la nature contourne le vieillissement, mais le vieillissement est fortement favorisé. L'évolution tire un grand avantage de la génération constante de nouvelle biomasse, mais pas du maintien des organismes en vie après leur contribution à la génération suivante (en fait, ils continuent de consommer des ressources s'ils restent), il y a donc une pression sélective pour continuer à vieillir. Et les animaux qui meurent ont probablement intérêt à procréer. Tout cela peut expliquer pourquoi nous ne voyons plus d’exemples d’immortels dans la nature.

Pour les personnes conscientes qui sont prises dans ce système, cependant, ce n’est pas très rassurant. L'évolution humaine peut être bénéfique lorsque nous expirons tous à 80 ans, mais le fait de mourir de vieillesse n'a toujours qu'un attrait limité.

Nous revoilà donc. Comment pouvons-nous lutter contre l'âge? Une possibilité consiste à trouver autre chose que de l'oxygène à respirer. L'oxygène est un élément assez réactif. En fait, il est responsable d’un très grand nombre de dommages causés aux structures organiques et inorganiques par le processus d’oxydation. Si nous pouvions trouver quelque chose d’un peu moins réactif, cela pourrait être moins dommageable pour notre corps, et nous n’aurions pas à investir autant d’énergie en antioxydants pour lutter contre ces effets.

Le revers de la médaille, c’est que c’est la réactivité de l’oxygène qui le rend si performant. Toute solution moins réactive ralentirait énormément la chaîne de transport des électrons, ce qui signifierait que nous ne serions pas en mesure de maintenir le niveau d'activité nécessaire pour survivre. Alors peut-être que nous ne faisons que nous promener dans des chambres hyperbares qui nous protègent de l'oxygène atmosphérique et ne nous transmettent qu'un tout petit peu nos poumons.

Une autre possibilité est de ralentir notre consommation d’énergie, car c’est ce processus qui produit l’usure des cellules. Beaucoup d’entre nous en Occident mangent beaucoup plus que ce dont nous avons besoin, de toute façon, non? Bien que controversée, la restriction calorique semble en effet pouvoir prolonger la vie, selon les recherches.

Une telle approche disciplinée peut générer de nombreux avantages (même au-delà d’un ralentissement du vieillissement), mais elle reste une solution temporaire qui ne fait que retarder la mort. Vivre plus longtemps ne vaut la peine que s’il est agréable. Et puis, c’est plus amusant de penser à d’autres possibilités. Alors pourquoi ne pas essayer de pirater les méduses?

Bien que ce ne soit pas impossible, cette approche présente des obstacles majeurs. On pense que la méduse parvient à l'immortalité par «transdifférenciation» ou en transformant ses cellules en cellules souches et en les reprenant de sorte qu'elles deviennent d'autres types de cellules. Bien que nous ayons techniquement découvert comment transformer les cellules humaines en cellules souches, les humains possèdent de nombreuses cellules qui sont en quelque sorte irremplaçables. Nos neurones, par exemple, nous permettent de faire ce que nous faisons en trouvant les contacts appropriés avec d’autres neurones et en formant un réseau complexe. En théorie, si ces cellules sont forcées de revenir dans un état de cellules souches, tous ces contacts seraient brisés, car les cellules souches ne seraient pas capables de former des connexions neuronales. Nous retournerions théoriquement à la petite enfance et ne saurions essentiellement rien, ce qui semble être à peu près ce qu'une méduse sait. Pour vivre aussi longtemps qu'une méduse, il se peut que nous devions vivre aussi mal.

Peut-être qu'un jour nous pourrons contourner ce problème en mettant en place une sorte de processus continu qui traversera le cerveau, notera chaque contact d'une cellule, transdifférenciera cette cellule, puis laissera la cellule nouvellement générée se développer comme un échafaudage afin de rétablir toutes ses connexions antérieures, en préservant ainsi chacun de ses contacts. Les mémoires impliquant cette cellule ne seraient donc que temporairement hors ligne.

Pour le moment, nos approches devront nécessiter le ciblage de gènes ou de médicaments permettant une utilisation plus efficace de notre énergie, ou la reconstitution de notre corps à partir de composants plus durables. Le mieux que nous puissions faire jusqu’alors est de résister au caractère aléatoire que l’univers nous a tous réservé.