جلوگیری از پیری و مقابله با مرگ از نظر ریاضی ناممکن است

جاودانگی یکی از آرزوهای بشر در طول تاریخ بوده است و انسان‌ها همیشه در تلاش بوده‌اند با پیر شدن و مرگ، مقابله کنند. شاید کسانی که به آینده‌ی درمان‌ بیماری‌ها مانند درمان‌های پوستی، رژیمی، ژن‌‌درمانی و مصرف داروهای مختلف در جهت طولانی کردن عمر انسان‌ها امیدوار بودند، از شنیدن این خبر ناامید شوند. گروهی از محققان به رهبری جوانا ماسل (Joanna Masel) از دانشگاه آریزونا که تخصص او در زیست‌شناسی تکاملی است، استدلالی را در این رابطه انجام داده‌اند. این استدلال در مورد رفتار سلول‌ها و تعامل آن‌ها با یکدیگر است. جوانا ماسل استاد بیولوژی دانشگاه آریزونا در بیانیه‌ای می‌گوید:

از دید ریاضیات نمی‌توان مانع روند پیری شد و راهی برای متوقف کردن آن وجود ندارد.

پیری و تمام تغییرات زیستی، کم‌وبیش در نتیجه‌ی کاهش و از بین رفتن کارایی سلول‌ها است؛ به عنوان مثال با بالا رفتن سن، ساخت رنگدانه در سلول‌های بنیادی موی فرد متوقف می‌شود که در نتیجه باعث سفید شدن موهای فرد می‌شود. وظیفه‌ی ملانوسیت‌ها، ساخت رنگ‌دانه‌های ملانین در پوست و مو است. محققان در تلاش بودند با استفاده از ژن درمانی و تلومرها که بخش‌های تقسیم شونده‌ی کروموزوم هستند، روند پیری سلول‌ها را معکوس کنند.

 تلومر، ساختار انتهایی کروموزوم در یوکاریوت‌ها است که از تکرار توالی پشت سر هم پدید آمده است. توالی‌های تلومری در واقع سرپوش‌هایی در انتهای هر رشته DNA بوده و وظیفه آن‌ها محافظت از DNA است. سلول‌های ما با فرایند همانندسازی قادر به تقسیم سلولی و ایجاد یاخته‌ای مشابه خود خواهند بود. این فرایند دائما در طول عمر انجام می‌گیرد. در حین این فرایند، تلومر‌ها کوتاه و کوتاه‌تر می‌شوند. علت این موضوع تک رشته‌ای بودن این توالی‌ها و عدم توانایی سیستم تقسیم سلولی در همانندسازی آن‌ها است.

ساخت این رشته‌ها وابسته به آنزیمی موسوم به تلومراز است. این آنزیم در سال ۱۹۹۸ در ژورنال معتبر Science به دنیای علم معرفی شد. عواملی که عملکرد این آنزیم و فعالیت آن‌را تحت تأثیر قرار می‌دهند، موجب کاهش مقدار تلومر‌ها خواهند شد. این موضوع احتمال آسیب به کد‌‌های ژنتیکی DNA را افزایش می‌دهد؛ دانشمندان نیز در یافته‌های خود به تأثیر این پدیده در پیری تأکید فراوانی دارند. یافته‌های جدید نشان‌ می‌دهد که آنزیم درون سلولی که سبب حفظ طول تلومر می‌شود، مانع از کوتاه شدن تلومر و همچنین ادامه یافتن تقسیمات سلولی برخی از سلول‌های سوماتیکی خواهد شد.

براساس اطلاعات پایگاه داده‌‌های بین‌المللی، هنگامی که طول توالی تلومری کاهش پیدا می‌کند، مجموعه‌ای از سیگنال‌های درون سلولی فعال می‌شود که در پی آن چرخه‌ی سلولی متوقف و مرگ طبیعی اتفاق می‌افتد. سلول‌های موجودات چند سلولی همیشه با یکدیگر در رقابت هستند و در این رقابت همیشه یک طرف برنده می‌شود که درنهایت بدن ما بازنده‌ی این رقابت است. هفته‌ی گذشته مقاله‌ای در ژورنال pnas در این رابطه، منتشر شد. در این پژوهش، محققان مدل‌های ریاضی رقابت بین سلولی را ایجاد کردند.

ایده‌ی انتخاب طبیعی نشان می‌دهد که با حذف کردن سلول‌های کند می‌توان از روند پیری جلوگیری کرد. با این حال، از بین بردن این سلول‌ها زمینه‌ی گسترش سلول‌های سرطانی را فراهم می‌کنند. با از بین بردن سلول‌های کند و ضعیف در واقع به سلول‌های سرطانی امکان رشد بیشتری داده‌ایم؛ از طرفی دیگر، اگر سلول‌های سرطانی را از بین ببریم سلول‌های ضعیف رشد می‌کنند. به همین دلیل باید بین اجازه‌ی رشد به سلول‌های ضعیف و اجازه‌ی رشد به سلول‌های سرطانی، یکی را انتخاب کنیم. 

کاهش روند پیری در انسان ممکن است؛ اما امکان متوقف کردن آن وجود ندارد. در حقیقت با رفع یک چالش، چالش دیگری به وجود می‌آید. دلیل اساسی این پدیده افزایش آنتروپی است که براساس این قانون، نمی‌توان از افزایش بی‌نظمی جهان جلوگیری کرد.

این محاسبات ریاضی انجام‌شده به این معنی نیست که نمی‌توان روند پیری را کند کرد، یا از بروز بیماری‌هایی مانند سرطان جلوگیری کرد. براساس آخرین مطالعات انجام شده، پیر شدن تا حدودی به ساعت ژنی بستگی دارد. مطالعاتی که روی موجودات مختلف انجام شده، نشان می‌دهد که در برخی از این جانداران روند پیری آهسته یا معکوس است. اما باید در نظر داشت که عمر انسان‌ها سقفی دارد و نمی‌توان بیشتر از آن تصور کرد و این بخشی از ماهیت انسان است.