Infinitul în biologie. E viața infinită?

Amalia Gabriela Diaconeasa

Infinitul în biologie pare o contradicție în termeni. Pentru că viața pare, prin natura ei, finită. Din Antichitate se construiau raționamente bazate pe observația, greu de generalizat după logica aristoteliană, că oamenii sunt muritori. Observația empirică era că oamenii sunt muritori, dar putem generaliza că orice om va muri? Nu. Deși alți filosofi antici, precum epicurienii, avertitzau despre mortalitatea oamenilor, ceea ce reprezenta o sursă de nefericire pentru cei apropiați, în general viața părea ceva finit pentru oameni, dar și alte viețuitoare. Excepție făceau zeii. Erau zeii o formă de viață? Exact epicurienii considerau că da. În universul ăsta mare, trebuie să existe tot felul de forme de viață. Inclusiv zeii așa cum ni-i imaginăm noi. Dar dacă acele ființe nemuritoare și cu puteri pe care noi le-am considera supranaturale există, atunci lor nu are cum să ne pese de noi, muritorii. Așa că trebuie să ne trăim viața așa cum vrem, eliberați de orice teamă de zei sau de alți judecători supranaturali.

Anticii considerau că nemurirea, apanajul zeilor, e ceva ce trebuie cucerit, dacă e să ne luăm după Biblie. Există un pasaj în care se spune că ”Oamenii vor învăța să trăiască etern”. Mortalitatea era consecința căderii în păcat. În Eden oamenii fuseseră construiți să trăiască la infinit. Moartea era o pedeapsă pentru păcat. Asta în Biblia creștină. Dacă vom învăța să ne eliberăm de păcat, vom trăi la infinit. Asta pe Pământ. În forma umană actuală. Și conform Apocalipsei, învierea se va produce în forma umană normală după judecată de Apoi. Oamenii vor redeveni ce au fost, în carne și oase, și vor trăi până la finalul timpului. Asta e o metaforă, pentru că viața va fi infinită și timpul nu se va termina niciodată.

Cam așa vedeau anticii nemurirea, deși unii, care au trăit anterior scrierii Vechiului Testament, anterior Babilonului, nu ar fi așteptat până la Judecată de Apoi. Ei voiau să nu moară niciodată și să trăiască veșnic. Așa era Ghilgameș, fiu de zeiță, din Sumerul antic. Au existat mai mulți regi cu acest nume în ”întăritul Uruk”. Nu știm care dintre ei ar fi inspirat celebra legendă. Ghilgameș căuta nemurirea prin mijloace practice. După numeroase aventuri a găsit o iarbă care aducea nemurirea. Numai că i-a căzut în mare și a fost mâncată de un pește. Așa că Ghilgameș a trebuit să-și accepte soarta de muritor. Înainte de acea plantă, un cuplu de bâtrâmi cu vârste matusalemice (deși vârsta lor o depășea pe a celebrului personaj Biblic, adică babilionian, Vechiul Testament fiind un text babilonian, conform lui Noah Yuval Harariri- Sapiens) îi indicaseră un set de comportamente care i-ar fi adus nemurirea. Printre altele, el nu trebuia să doarmă o perioadă îndelungată. Sigur că tocmai atunci l-a apucat somnul mai rău, că nu făcea altceva decât dormita toată ziua. Apoi trebuia să se poarte și într-un anumit fel, inclusiv cu nevasta. Sigur că și aici exact atunci i-a venit să încalce regulile mai rău decât în zilele normale. Și nu e vorba de regulile nemuririi, ci și pe cele morale (adică violență domestică).

Sigur, legendele antice sunt pline de alegorii și simboluri. Nu trebuie luate ca atare. Oare ce voiau să-i spună bătrânii martori ai Potopului impetuosului Ghilgameș? Că atingerea nemuriri presupune un anumit autocontrol, respectarea unor reguli dure, care nu sunt la îndemâna oricui? Într-adevăr, niște studii longitudinale, desfășurate pe timp de decenii, arată că a fi conștiincios e ceva asociat cu longevitatea (Friedman și Martin, 2011). Copiii cei mai conștiincioși din clasă, buni la învățătură, trăiesc mai mult. Sigur, e vorba de statistică, de numere mari. Iar impetuosul Ghilgameș, un rege (nu o regină) gata să scoată sabia și ”să ucidă fără județ la ospețe” (cum făcea Ștefan cel Mare, apoi și numit și cel Sfânt) greu să se califice pentru această calitate.

Ce e interesant e că interdicția somnului pe o perioadă îndelungată fusese una dintre probe pentru atingerea nemuririi. E vorba tot de stăpânire de sine, de asceză. Dar oare e vorba și de ce înseamnă viața eternă? Nu știm simbolurile acelei culturi atât de vechi, scrisă în cuneiforme într-o limbă care nu are legătură cu nicio limbă contemporană. Dar ar putea fi vorba de ”adormirea” unor reacții? Conform ipotezei biochimice a îmbătrânirii, tocmai pierderea unor reacții din economia celulară și a organismului ar putea genera ceea ce noi numim îmbătrânire (Diaconeasa, 2022). Ghilgameș trebuia să nu lase anumite reacții să se stingă, ceea ce se întâmplă în timpul dezvoltării și creșterii organismului. Se știe că celulele stem (sușă) tutipotente apar doar în primele faze ale dezvoltării embrionare la mamifere, inclusiv om. Apoi celulele stem pot face, se pot diferenția adică, în mai multe tipuri de celule, dar nu în toate. Pe parcursul dezvoltării, nu doar că celulele stem devin din ce în ce mai specializate, adică pot să se diferențieze doar într-un singur tip (sau câteva) de celule, dar pur și simplu unele dintre ele își încetează existența. Și da, uneori o fac ”cu scandal”, adică se transformă, adică se malignizează. Așa apar unele cancere în copilărie. De fapt cancerul e o incapacitate a celulelor (stem) de a se diferenția. Ele se divid cu o mare vigoare, ceea ce se pierde cu vârsta, de fapt se pot divide la infinit, dar cu prețul diferențierii. Adică nu se mai pot transforma în celule specializate, care să-și joace rolul specific în organism. Sigur, cu vârsta, celulele stem normale își pierd capacitatea de diferențiere. Și aici mă refer la ceva ce chiar are legătură cu mediul, adică la celulele sistemului imunitar. Cu vârsta, la vârste înaintate, apariția unor anticorpi specifici devine mai dificilă. Celulele stem își diminuează capacitatea de diferențiere.

Cel puțin in vitro se întâmplă ceva și mai interesant, cel puțin la prima vedere. Celulele cultivate își pierd capacitatea de a se divide după un anumit număr de diviziuni. Concluzia că îmbătrânirea ar veni din capacitatea limitată a celulelor de a se divide a venit destul de rapid. S-a descoperit și cauza acestei capacități limitate de proliferare în culturi: o enzimă numită telomerază, care e implicată în replicarea capetelor cromozomilor, pe care, în mod normal, se așează o enzimă implicată în replicare, ceea ce împiedică exact replicarea acestor capete numite telomere. S-a luat și premiul Nobel pentru această descoperire. Gata, restaurăm telemeraza și gata bătrânețea dispare.

Numai că lucrurile sunt mai complicate. O discuție critică despre telomerază, limita replicativă a celulelor în culturi (limita lui Hayflick) e aici (Diaconeasa, 2022). Pe scurt, telemerele se simtetizează și în lipsa telemerazei prin alte mecanisme (în celulele maligne care se divid la infinit) și telomeraza nu lipsește în toate tipurile de celule adulte. Și oricum, ar fi minunat ca oamenii să trăiască atât de mult încât celulele lor să se dividă de un număr de ori egal cu limita replicativă pentru celulele cultivate din specia noastră.

Fără a continua discuția pe panta îmbătrânirii, putem menționa că viața depinde de reacții biochimice și reacțiile, iar imbătrânirea e doar un fenomen care se întâlnește la unele specii. Despre unele nu știm dacă imbătrânesc, și oricum viața altora, care îmbătrânesc, poate fi foarte lungă. Deci viața animală, a mamiferelor, e limitată și fragilă.

E viața infinită?

Putem vorbi de infinit în biologie în condițiile în care viața pare atât de fragilă? Da, chiar putem vorbi. Depinde cum definim viața și unde vedem fragilitatea. Ceea ce se pierde e un anumit tip de informație. Capacitate de diferențiere sau de proliferare. De fapt celulele senescente, cele care nu se mai divid în culturi, ar fi foarte diferențiate. Ele oricum au funcții specifice în organism, cum ar fi vindecarea rănilor (deși lucrurile nu stau ca in vitro). În mare capacitatea de diferențiere e cea care se pierde cu vârsta, în îmbătrânire, dar și în dezvoltare. Celulele stem tutipotente, care se pot diferenția în orice sunt și la mamifere doar în primele stadii de dezvoltare.
Dar oare viața e capacitatea de a se diferenția în orice vrem noi? Ar fi frumos ca acele celule stem tutipotente să se diferențieze și în celulele de reptile terapside (strămoșii noștri, ai mamiferelor) sau alte specii îndepărtate din filogeneza mamiferelor și a omului. Să nu uităm, celulele maligne sunt nemuritoare. Celulele HeLa au fost replicate de decenii în laboratoare din toată lumea și încă se divid. Hidra de apă dulce, formată aproape numai din celule stem, pare a fi nemuritoare. Dar cel mai interesant lucru: bacteriile sunt nemuritoare. Ele sunt pe această planetă de un miliard de ani și încă se mențin. Adică încă se divid. Și capacitatea lor de a dobândi noi caractere e uimitoare. În timp scurt, ele pot dobândi caractere incredibile precum rezistența la antibiotice sau capacitatea de a metaboliza noi substanțe cu care nu s-au mai întâlnit. Sigur, și ele pierd aceste caractere (informația) dacă nu se mai întâlnesc cu ea. Dacă nu mai luăm antibiotice bacteriile își pierd rezistența. Dar ele se divid neîncetat și își replică materialul genetic de miliarde de ani (se pare că viața pe Terra are peste 3 miliarde de ani). Și tot de atunci se adaptează în felul lor. Se poate spune că viața e, dacă se mențin anumite condiții, infinită.

Dar ce e infinit în viață? În încercarea de a explica altruismul în biologie, având în vedere că selecția naturală, lupta pentru existență, ar presupune un război continuu cu toată lumea, ceea ce Hobbes numea ”războiul fiecăruia contra tuturor” (bellum omnium contra omnes), Richard Dawkins apelează în ”Gena egoistă” la ”egoismul” genelor care ar duce la comportamente altruiste în sensul supraviețuirii genelor. Adică gena te îndeamnă la altruism din propriul egoism al ei, al genei, ca să supraviețuiască ea, prin alianța cu alte gene și strategii complicate. Gena este nemuritoare, ea e entitatea infinită, nemuritoare din biologie, conform lui Dawkins și adepților lui. Genele ne manipulează în interesul lor propriu, superegoist.

Da, nu știu ce ar fi zis conaționalul lui Dawkins. William din Occam, de acest raționament. Vorbim doar de complexitate, de ce ar avea briciul de lucru, nu și de exactitate. Mai ales că egoismul, începând de la bacterii și continuând cu tot ceea ce descrie Kroptkin în ”Mutual Aid: A Factor of Evolution”, care nu știa de bacterii, e e contrazis de fapte. Bacteriile, cele care supraviețuiesc de miliarde de ani, aruncă în mediu plastide (bucăți de material genetic) cu gene de rezistență la antibiotice și capacitatea de a metaboliza cele mai ciudate substraturi după ce au reușit să le dobândească prin mutații proprii. Cu alte cuvinte împărtășesc descoperirile lor cu toți vecinii, rudele, chiar prietenii de alte specii. Kropotkin arată că egoismul și lupta pentru existență, deși există, sunt umbrite de cooperare. Și specia umană, deși capabilă de ucidere a congenerilor, este capabilă de cooperare, iar cooperarea este un factor important al evoluției umane, al umanizării.

Cooperarea și tocmai generozitatea e o caracteristică a vieții în forma ei primordială. Să fie agresivitatea și forma ei manifestată, violența, de fapt forme de diferențiere, caractere, precum ochiul sau piciorul? Dar viața nu trebuie să aibă ochi sau picior, deși evoluția le-a dezvoltat de multe ori independent în evoluție.

Ceea ce descrie Dawkins cu genele lui egoiste e mai degrabă comportamentul viral. Virusurile sunt gene cu câteva proteine codificate de aceste gene, dar fără aparat metabolic. Se poate spune că ele colonizează celulele gazdei și le pun aparatul metabolic, de sinteză proteică, în acțiune, deturnându-le de la funcțiile proprii. Adică celula, în loc să-și sintetizeze propriile proteine, le sintetizează pe ale virusului. Dar poți spune așa ceva? Virusul e ca o substanță străină care nu e supusă reglajelor celulare. Se poate spune că e un parazit intracelular, dar parazitul e viu. Virusul nu e viu. El e o moleculă mai complexă cu capacitatea de a intra în celulă și de a interacționa cu materialul celular. Hormonii intră de asemenea în celulă (unii), determinând reacții, chiar dacă nu sunt produși de acel organism. Putem spune că hormonii sunt egoiști? Hormonii, ca și virusurile, genele, nu reprezintă infinitul în biologie. Mai ales că, așa cum am văzut (nu cu plăcere), ”egoismul” virusurilor, în special ARN, nu merge prea departe. Materialul lor genetic suferă numeroase mutații, ceea ce ne încurcă atunci când producem vaccinuri. ADN e mai stabil, se consideră că de aceea ar fi evoluat ca material genetic. Prima moleculă ”informatională” de tip material nucleic ar fi fost ARN.

Ce ar fi partea infinită din biologie? Viața însăși, ceea ce o definește. Dacă mediul nu se schimbă în așa fel încât să distrugă formele de viață, ea continuă la infinit. Putem spune că e un perpetuum mobile. Nu de speța I, care oricum nu e posibil, conform primului principiu al termodinamicii. Viața se dezvoltă și evoluează urmând principiul al II-lea al termodinamicii. Florile înfloresc, embrionii se dezvoltă datorită acestui principiu.

Viața continuă de un miliarde de ani fără pauză, luând adesea forme exotice, ca amoniții, dinozaurii, mamiferele, care oricum nu erau/ sunt decât transportori de bacterii, eventual de plante. Pentru că, contrar a ce vedeau anticii, animalele sunt în serviciul plantelor și mai ales al bacteriilor, și nu invers. În corpul uman sunt mai multe celule bacteriene decât celule umane. Mai mult, și celulele eucariote, cu nucleu bine delimitat și alte compartimente celulare unde au loc reacții specifice, provin, conform ipotezei lui Lynn Margulis, dintr-o endosimbioză, adică o simbioză celulară dintre celule..bacteriene. Mitocondriile animalelor și plastidele plantelor, unde au loc reacții de producere a energiei celulare prin oxidare respectiv fotosinteză, ar fi, la origine, bacterii. Deși unele dintre genele mitocondriale sunt codificate de ADN nuclear, ele se divid asemenea bacteriilor și sunt transmise tot asemenea bacteriilor prin citosolul ovulului de la o generație la alta.

Și atunci ce e viața? Viața are loc în citosol. Acolo se sintetizează proteine cu diverse funcții, acolo au loc reacțiile biochimice celulare. În celula bacteriană, care nu e comportimentată, acolo are loc și replicarea materialului genetic, a cromozomului bacterian. Viața e metabolism, dar poate fi redusă la asta? E viață un tanc unde au loc reacții biochimice? Nu. Pentru că viața e ceva ce se autosusține. Adică își susține propriul dezechilibru termodinamic. Dezechilibrul se autoperpetuază prin gradiente, inclusiv de membrană. Probabil viața a început cu membrana, cu separarea unui mediu de reacției într-o picătură lipidică. Dar asta nu era de ajuns. Viața își produce singură energie. Că provine din reacții redox, din fotosinteză (la algele albastre-verzi, care sunt procariote, nu au nucleu bine definit, la fel ca bacteriile), care e până la urmă tot o reacție redox (oxidarea unui atom de magneziu), viața își produce energia prin care își susține unele reacții, inclusiv cele care îi asigură dezechilibrul termodinamic. Polarizarea electrică a membranei celulare se menține cu consum energetic, cu ajutorul unor pompe ionice, care consumă ATP (o moleculă care înglobează multă energie în legăturile ei) pentru funcționare. Probabil mai întâi molecule de tipul bazelor azotate au fost folosite în scop de stocare a energiei, apoi a apărut rolul lor de codificare a informației. Viața are loc în citosol. Poate continua în lipsa nucleului, dar cu viteză redusă și cu pierderea capacității de diviziune, dar și a altor funcții. La mamifere, eritrocitele nu au nucleu, dar își desfășoară funcția de transport al hemoglobinei. Sigur, ele depind de întregul organism. Putem presupune că la început, materialul genetic a apărut în unele entități, apoi s-a extins prin donație, cum se întâmplă acum la bacterii?

Viața e infinită pentru că organismele vii sunt mici fabrici de dezechilibru termodinamic. Viața e o astfel de fabrică, pentru că celulele, oricât de simple și oricât de complexe, comunică între ele. Pusă în condiții dificile face invenții, cum ar fi cele date de mutațiile bacteriilor. Dar uneori în aceste invenții sunt implicate structuri complicate. Viața poate produce structuri responsabile de mers, văz, auz, numeroase comportamente ciudate, neapărat unele legate de reproducere, dar orice ar fi ea își produce membrane (dacă nu și perete celular ca la bacterii și plante), energie propriu și dezechilibre în mediu. Avem motive să credem că e infinită, dacă durează de peste 3 miliarde de ani. Tot ce vedem a început cu primele reacții din celulele vii. Suntem consecința reacțiilor de 3 miliarde de ani. Apocalipsa, dacă va exista, adică urmarea unui cataclism foarte distructiv, va menține formele de viață cu caracteristici esențiale, adică bacteriile. Viața va supraviețui ca viață până nu va mai fi posibilă.

Bibliografie

Dawkins, R. The Selfish Gene, Oxford University Press, 2007

Diaconeasa, A. G. Missing Links in Aging, Ninsun, 2022

Friedman, H.S., Marlin, L.R. The Longevity Project: Surprising Discoveries for Health and Long Life from the Landmark Eight-Decade S tudy, Hudson Street Press, 2011

Harari, Y. N., Sapiens: A Brief History of Humankind, Vintage, 2015

Kropotkin, Peter, Mutual Aid: A Factor of Evolution, Dover Publication Inc, 2006