Wstęp
Z punktu widzenia biologii, starzenie się jest konsekwencją działania wielu czynników. Komórki naszego ciała ulegają stopniowym uszkodzeniom, gromadzą mutacje genetyczne, starzeją się produkując niekorzystne czynniki prozapalne, a mechanizmy regeneracyjne z czasem słabną. W tym ujęciu starość wydaje się naturalnym etapem życia, którego nie można całkowicie uniknąć.
Żyjemy w jedynym świecie jaki znamy. Opisują go prawa mechaniki klasycznej, termodynamiki, fizyki kwantowej oraz teoria ewolucji. Dlatego też, w tych prawach szukamy odpowiedzi na temat czym jest życie i czym jest starzenie.
Entropia a życie i starzenie: Schrödinger i Hayflick
Pytanie o naturę życia i starzenia od dawna fascynuje zarówno filozofów, jak i biologów. W XX wieku dwaj uczeni – fizyk Erwin Schrödinger oraz biolog Leonard Hayflick – zaproponowali interpretacje tych zjawisk w świetle drugiej zasady termodynamiki, czyli prawa entropii. Choć obaj odwoływali się do tego samego pojęcia fizycznego, ich wnioski różniły się perspektywą: Schrödinger pytał o istotę życia, Hayflick – o nieuchronność starzenia.
Życie jako walka z entropią – ujęcie Schrödingera
W książce What is Life? (1944) Schrödinger zauważył, że organizmy żywe różnią się od materii nieożywionej tym, iż potrafią utrzymywać porządek w świecie, w którym dominuje chaos. Zgodnie z drugą zasadą termodynamiki każdy system fizyczny dąży do nieuporządkowania. Tymczasem życie polega na tym, że organizm pobiera z otoczenia energię w postaci uporządkowanej materii (np. pokarmu, światła słonecznego), aby przeciwstawiać się entropii. Schrödinger nazwał to zjawisko „negentropią”. W jego ujęciu życie jawi się jako dynamiczna równowaga między tendencją do rozpadu a zdolnością do utrzymywania organizacji.
Starzenie jako kapitulacja wobec entropii – ujęcie Hayflicka
Kilka dekad później Leonard Hayflick badał starzenie komórek i odkrył, że mają one ograniczoną zdolność podziałów – tzw. limit Hayflicka. Oprócz tego, w refleksjach ogólnych nad starzeniem, Hayflick wielokrotnie podkreślał rolę entropii. Jego zdaniem proces starzenia jest nieuniknionym skutkiem działania drugiej zasady termodynamiki: organizmy przez pewien czas skutecznie walczą z nieporządkiem dzięki mechanizmom metabolicznym i naprawczym, lecz w dłuższej perspektywie entropia zwycięża. Uszkodzenia w DNA, błonach komórkowych i białkach kumulują się, a mechanizmy regeneracji słabną. Starzenie jest więc konsekwencją nieuchronnego wzrostu nieuporządkowania w systemach biologicznych.
Obaj uczeni zgadzają się, że życie i starzenie nie mogą być rozpatrywane w oderwaniu od praw fizyki. Zarówno Schrödinger, jak i Hayflick traktują entropię jako uniwersalne tło, które determinuje los materii ożywionej. Schrödinger podkreśla zdolność życia do walki z entropią i utrzymywania porządku poprzez pobieranie energii z zewnątrz. Hayflick zwraca uwagę na nieuchronność zwycięstwa entropii, która w skali jednostki prowadzi do starzenia i śmierci.
Starzenie w świetle teorii ewolucji
Teoria ewolucji jest jednym z najlepiej udokumentowanych i potwierdzonych naukowo modeli wyjaśniających różnorodność życia na Ziemi. Dowody na ewolucję pochodzą z wielu niezależnych źródeł – zapisu kopalnego, anatomii, genetyki, biogeografii i obserwacji w czasie rzeczywistym. Razem tworzą spójny obraz wspólnego pochodzenia organizmów i mechanizmów ich różnicowania się. Teoria ewolucji głosi, że wszystkie organizmy żywe wywodzą się od wspólnego przodka, a różnorodność gatunków powstała na drodze zmian dziedzicznych zachodzących przez miliony lat. Mechanizmem napędowym tych zmian jest przede wszystkim dobór naturalny, który faworyzuje cechy zwiększające szanse na przeżycie i rozmnażanie.
Od lat naukowcy zastanawiają się jak ewolucja mogła „dopuścić” do starzenia się, skoro starzenie obniża przeżycie i reprodukcję. Próbują to wyjaśnić ewolucyjne teorie starzenia:
Teoria spadku siły doboru naturalnego z wiekiem (Hamilton, 1966)
Wraz z wiekiem spada presja selekcyjna, ponieważ osobniki już „spełniły swój cel ewolucyjny” – przekazały geny. Nie ma więc „potrzeby” by utrzymywać zdrowie po rozrodzie.
Teoria akumulacji mutacji (Medawar, 1952)
Mutacje, które wywołują choroby lub dysfunkcje dopiero w późnym wieku, nie są skutecznie usuwane z puli genowej, bo ich nosiciele zdążyli się już rozmnożyć. Z czasem takie mutacje gromadzą się w genomie, prowadząc do spadku sprawności i starzenia.
Teoria antagonystycznej plejotropii (G.C. Williams, 1957)
Niektóre geny mają korzystne działanie w młodości (np. zwiększają płodność lub przeżycie), ale szkodliwe w późnym wieku. Ewolucja „preferuje” takie geny, bo najważniejsze są sukcesy reprodukcyjne we wczesnym życiu.
Teoria ciała jednorazowego użytku (Disposable Soma Theory, Kirkwood, 1972)
Proces starzenia się jest wynikiem ewolucyjnego kompromisu pomiędzy rozmnażaniem a utrzymaniem somy. Organizmy, w tym ludzie, inwestują swoje zasoby głównie w reprodukcję, a nie w długowieczność i utrzymanie ciała (naprawę uszkodzeń) w idealnym stanie przez całe życie.
Z teorii tych jednoznacznie wynika, że starzenie się jest naturalnym i nieuniknionym procesem prowadzącym do spadku wydajności organizmu i śmierci.
Współczesne spojrzenie na proces starzenia
Marzenia człowieka o nieśmiertelności sięgają samych początków jego dziejów. Chociaż mieszczą się one w kategorii religii i mitów, to jednak nie są obce współczesnej nauce, która opiera się na weryfikowalnych lub falsyfikowalnych faktach a nie na osobistych odczuciach. Nawet jeśli nie mierzy ona w sensu stricte nieśmiertelność, to jednak rozwój współczesnej medycyny i biotechnologii sprawia, że granice starzenia są coraz częściej kwestionowane. Badania nad terapią genową, komórkami macierzystymi czy starzeniem się komórek otwierają perspektywę wydłużenia życia i poprawy jego jakości w późniejszych latach. Nie negują one praw ewolucji, jednakże wprowadzają nowy element wpływu człowieka na ewolucję. (Trzeba pamiętać, że człowiek już od dawna wpływa na ewolucję, chociażby poprzez sztuczną selekcję).
Geronauka i eliminacja chorób związanych z wiekiem
Geronauka jest to hipoteza, która zakłada że możemy opóźniać i łagodzić objawy starzenia, takie jak choroby związane z wiekiem, biorąc na cel terapeutyczny podstawowe procesy starzenia jak chociażby starzenie komórkowe. Niektórzy naukowcy idą dalej, mówiąc że starzenie się jest chorobą, którą można leczyć. Faktycznie WHO w Międzynarodowej Klasyfikacji Chorób (ICD-11) uwzględniła „spadek wrodzonej wydolności związany ze starzeniem się”, sugerując tym samym, że starzenie może być poddawane leczeniu. Pierwsze terapie „przeciwstarzeniowe” nacelowane na starzenie się komórek i monitorujące różne choroby związane z wiekiem, weszły już w fazę badań klinicznych. W ciągu kolejnych kilku lat dowiemy się, czy farmakologia jest w stanie przesunąć granice starzenia człowieka.
Informatyczna teoria starzenia
Teoria ta została zaproponowana prze Davida Sinclaira. Opisuje ją m.in. w książce „"Jak żyć długo Dlaczego się starzejemy i czy musimy” . Mówi ona o tym, że starzenie to utrata informacji epigenetycznej. Nawiązuje do tzw. entropii informatycznej. Z czasem rośnie entropia szumów (mutacje, uszkodzenia, błędy w naprawie DNA), a maleje ilość „czystej informacji”, którą komórki mogą wykorzystywać do prawidłowego działania. To przypomina zużywanie się nośnika danych: im więcej błędów, tym mniej pewny odczyt. Styl życia (dieta, sen, ruch, redukcja stresu) spowalnia narastanie „szumu” i utrzymuje niższą entropię systemów biologicznych.
Według Sinclaira, to DNA przechowuje „twardą” informację (hardware), a epigenom (modyfikacje chemiczne DNA i histonów) to „oprogramowanie”, które mówi, które geny mają być włączone, a które wyłączone.
Z wiekiem epigenom ulega „szumowi informacyjnemu” – komórki tracą instrukcje, jak prawidłowo działać. I nie chodzi głównie o mutacje. Klasyczne teorie starzenia wskazywały na akumulację uszkodzeń DNA, a informacyjna teoria mówi, że uszkodzenia DNA są ważne, ale to błędy w odczytywaniu informacji genetycznej (epigenetyczne „rozregulowanie”) prowadzą do starzenia.
Komórki nadal mają „oryginalną kopię” informacji, podobnie jak w komputerze – jeśli system się zawiesi, można zresetować go do wcześniejszego stanu. W komórkach ten „backup” epigenetyczny może być reaktywowany (np. przez czynniki Yamanaki – OCT4, SOX2, KLF4, c-MYC). Jest to całkiem nowe spojrzenie na proces starzenia i nawet możliwość jego odwrócenia. Grupa Sinclaira opublikowała do tej pory dwie prace doświadczalne, pokazując na mysim modelu, że jest to możliwe (Nature. 2020 Dec;588(7836):124-129, Cell. 2023 Jan 19;186(2):305-326.e27). Jednak ostatnia z tych prac jest krytykowana za dość poważne niedociągnięcia metodyczne. Tak więc, jeśli nawet Sinclair ma rację to jeszcze bardzo daleka droga do tego, aby bezpieczne i skuteczne zastosowanie „resetu epigenetycznego” było możliwe u człowieka.
Zdrowy styl życia i biohacking
Dzisiaj już nikogo nie trzeba przekonywać, że dbałość o zdrowy styl życia, to znaczy aktywność fizyczną, prawidłowe wybory żywieniowe, ograniczanie stresu, dbałość o zdrowy sen i dobre relacje społeczne, to klucz do długiego i zdrowego życia (healthspan). Są na to liczne dowody naukowe i coraz więcej ludzi zaczyna poważnie traktować zalecenia naukowców i lekarzy. Wszystkie te dane pośrednio przemawiają za informatyczną teorią starzenia Sinclair, gdyż styl życia wpływa na nasz epigenom, czyli „software”. Poprzez właściwe zachowania jesteśmy w stanie wpłynąć na nasz epigenom i cofnąć wiek biologiczny.
Biohacking to jednak coś więcej niż zdrowy styl życia. Biohacking to praktyka polegająca na świadomym "hakowaniu" własnego ciała i umysłu, aby poprawić zdrowie, wydajność i ogólne samopoczucie. Obejmuje ona wykorzystanie wiedzy z zakresu nauki i technologii do wprowadzania zmian w stylu życia, diecie, suplementacji, a nawet przy użyciu technologii, począwszy od codziennych narzędzi cyfrowych (trackery, aplikacje, analiza danych), przez medycynę regeneracyjną (światło, zimno, elektryczna stymulacja), aż po zaawansowane biotechnologie (implanty, genetyka, interfejsy mózg–komputer). Biohacking ma na celu optymalizację funkcjonowania organizmu i osiągnięcie maksymalnych korzyści zdrowotnych i regeneracyjnych, a tym samym wydłużenie życia.
W ujęciu transhumanizmu-nurtu filozoficznego i technologicznego, zakładającego świadome użycie nauki i technologii do przekraczania biologicznych ograniczeń człowieka, w tym starzenia- emulacja (przeniesienie umysłu do komputera) jest całkiem realne. Jest to więc, obietnica uzyskania nieśmiertelności poprzez cyborgizację.
Podsumowując, starzenie się zgodnie z obecną wiedzą jest procesem biologicznie nieuniknionym, choć można je spowolnić i łagodzić jego skutki, a nawet do pewnego stopnia cofać. Naukowe próby zatrzymania starości budzą nadzieję, ale także rodzą poważne dylematy etyczne i społeczne. Być może odpowiedź na pytanie, czy starzenie się jest nieuniknione, nie leży wyłącznie w laboratoriach, lecz także w naszej filozofii życia. Niezależnie od postępu medycyny i nauki, człowiek zawsze będzie musiał zmierzyć się z przemijaniem – i nadać mu własny sens.
Polecane książki
- „Czym jest życie? : fizyczne aspekty żywej komórki ; Umysł i materia ; Szkice autobiograficzne”, Erwin Schroedinger, wyd. Prószyński i sp., 1998
- "Jak żyć długo. Dlaczego się starzejemy i czy naprawdę musimy" David Sinclair i i Matthew LaPlante, wyd. Znak Horyzont, 2021
