האם הזדקנות היא תהליך בלתי-נמנע?

האוניברסליות של תהליך ההזדקנות מעוררת את השאלה אם מדובר בחוק טבע, כמו חוקי התנועה במכניקה או כוח הכבידה. אם הזדקנות היא חוק טבע, אז אפשר לשכוח מהתקווה לשים לה סוף. המדע שעוסק בחוקי הטבע הבסיסיים הוא פיזיקה. האם יש לפיזיקה מה לומר על הזדקנות?

החוק הפיזיקאלי לשרוב עולה בדיונים על הזדקנות הוא החוק השני של התרמודינמיקה. תרמודינמיקה היא תחום בפיזיקה שעוסק בתמורות של אנרגיה, כמו לדוגמא איך אנרגיית חום הופכת לעבודה. כשבונים מנוע של כלי רכב נכנסים שיקולים תרמודינמיים, כי המנוע צריך להמיר את החום שנוצר מבעירה של דלק לתנועה של כלי הרכב. בתרמודינמיקה מגדירים גודל חשוב שנקרא "אנטרופיה". בלשון עממית ולא מדוייקת בעליל, אבל מספקת לצורך הדיון הזה, אנטרופיה מבטאת את מידת אי-הסדר של מערכת פיזיקאלית (מערכת פיזיקאלית  – מונח שפיזיקאים משתמשים בו כדי לתאר כל עצם מובחן מהסביבה שלו). למשל, לחדר מבולגן יש אנטרופיה גבוהה יותר מאשר לחדר מסודר (זה בעצם בגלל שיש יותר דרכים להיות מבולגן מאשר מסודר).

התרמודינמיקה מבוססת על 4 חוקים. החוק השני של התרמודינמיקה, שהוא גם המפורסם ביותר, קובע שהאנטרופיה של מערכת נוטה לגדול אם חל במערכת שינוי ספונטני. למשל כשמוזגים חלב לקפה הנוזלים מתערבבים בצורה ספונטנית והאנטרופיה של המשקה גדלה. החוק הזה הוא בעצם תוצאה סטטיסטית של תנודות אקראיות של החלקיקים שמרכיבים את המערכת. אפשר לומר שבגלל החוק השני מכשירים סובלים מבלאי – המבנה נעשה בלתי-סדיר לאורך זמן עקב תנודות פנימיות של החלקיקים (חום) והפרעות אקראיות כמו חיכוך. אם הזדקנות היא, כפי שהצעתי, תוצאה של הצטברות אקראית של נזקים במולקולות והתאים בגוף, אזי אפשר לתאר אותה כגידול באנטרופיה. אם כן, ההזדקנות היא בעצם ביטוי של חוק טבע, ולכן בלתי נמנעת!

אבל אני ניסחתי את החוק בצורה לא מדוייקת. זה נכון לומר שבכל תהליך ספונטני האנטרופיה נוטה לגדול, אבל גידול האנטרופיה הוא בלתי נמנע רק אם המערכת (כאן – הגוף שלנו) היא מבודדת, כלומר אין אליה כניסה של חומר או אנרגיה. אם משקיעים אנרגיה, אפשר לסתור את גידול האנטרופיה. זה בדיוק מה שמערכות חיות עושות – משקיעות אנרגיה כדי לסתור את הנזק האקראי שנוצר בגוף ולשמר את המבנה שלו. גם בתהליך ההתפתחות אנחנו צורכים אנרגיה ממזון כדי לבנות את עצמינו, ובתהליך הזה האנטרופיה קטנה. לכן אומרים שמערכות חיות "אוכלות" אנטרופיה שלילית (ע"ע ארווין שרדינגר ב"What is life?"). גם מי שמתקן את המכונית שלו בעצם מקטין את האנטרופיה שלה על ידי השקעה של אנרגיה.

Into the Woods › The opposite of entropy, and why we're alive
יצורים חיים קולטים אנרגיה עם אנטרופיה נמוכה ופולטים אנרגיה עם אנטרופיה גבוהה. מתוך The Road to Reality/Roger Penrose.

המסקנה היא שהחוק השני של התרמודינמיקה לא מחייב שנזדקן. טיפול שיעזור לגוף להיפטר מהנזק שהוא צובר, כלומר לאכול אנטרופיה שלילית, הוא אפשרי מבחינה תיאורטית.

ראיות תצפיתיות גם כן תומכות באי-הכרחיות של ההזדקנות. ישנם אורגניזמים מכמה מחלקות, כולל בעלי חיים, שלא מראים סימנים של הזדקנות. יצורים חד-תאיים שמתרבים בחלוקה סימטרית, וגם תאי שורת הנבט של יצורים רב-תאיים, היינו תאי הרביה שהם הבסיס להמשכיות המין, הם עמידים בפני הזדקנות. אחרת היינו נכחדים. עוד נקודה למחשבה – גם אם הזדקנות היתה חוק טבע, זה עדיין לא אומר שהקצב המסויים שבו אנו מזדקנים הוא בלתי ניתן לשינוי. נסיים בציטוט של ריצ'רד פיינמן, מגדולי הפיזיקאים של המאה ה20:

“There is nothing in biology yet found that indicates the inevitability of death. This suggests to me that it is not at all inevitable and that it is only a matter of time before biologists discover what it is that is causing us the trouble and that terrible universal disease or temporariness of the human’s body will be cured.”

מתוך: The Pleasure of Finding Things Out/Richard Feynman.

להשאיר תגובה

הזינו את פרטיכם בטופס, או לחצו על אחד מהאייקונים כדי להשתמש בחשבון קיים:

הלוגו של WordPress.com

אתה מגיב באמצעות חשבון WordPress.com שלך. לצאת מהמערכת /  לשנות )

תמונת גוגל

אתה מגיב באמצעות חשבון Google שלך. לצאת מהמערכת /  לשנות )

תמונת Twitter

אתה מגיב באמצעות חשבון Twitter שלך. לצאת מהמערכת /  לשנות )

תמונת Facebook

אתה מגיב באמצעות חשבון Facebook שלך. לצאת מהמערכת /  לשנות )

מתחבר ל-%s