1. 熱力學第二定律
1.1. 熱力學三大定律
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1.1.1. 第一定律簡單地指出,物質和能量的總量是一個常數,能量不會從無到有,總是守恆的
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1.1.2. 第二定律是說,在一個封閉系統中,混亂和衰變總是傾向於加劇
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1.1.2.1. 熱力學第二定律支配著我們的生命
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1.1.2.2. 這是一條物理定律,規定了所有存在最終都會生鏽、解體和死亡
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1.1.2.3. 意味著“熵”,也就是混沌的度量,總是在增加
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1.1.2.4. 衰老的物理現象可以用熱力學定律來解釋
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1.1.3. 第三定律是說,溫度永遠不可能達到絕對零度
1.2. 熱力學第二定律中實際上還是存在漏洞的
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1.2.1. 所有事物都必須衰變這一事實只適用於一個封閉系統
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1.2.2. 如果是一個開放的系統,那麼能量完全有可能從外部世界流入,混沌熵值增加的情況也就有望得以逆轉
1.3. 永生並不違反物理學定律
- 1.3.1. 第二定律中沒有任何東西禁止一種生命永生,只要保證能量能夠從外部流入
2. 衰老
2.1. 蝴蝶可以活幾天,老鼠可以活幾年,但大象可以活60~70年,格陵蘭鯊魚的壽命則可能長達500年
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2.1.1. 與大型動物相比,小型動物失去熱量的速度更快
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2.1.2. 與笨重的大象總是悠閒地進食相比,老鼠總是匆忙躲避捕食者,其新陳代謝率相當高
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2.1.3. 更高的新陳代謝率也意味著更高的氧化率,會在我們的器官中產生錯誤積累
2.2. 根據第二定律,衰老主要是由分子、遺傳基因和細胞水平上的錯誤積累引起的
- 2.2.1. 第二定律的速度比我們熵值逆轉的速度更快,從而導致這種在我們的細胞和DNA中的錯誤積累得以呈現
2.3. 汽車的老化
- 2.3.1. 大多數情況下,它發生在發動機中,由於燃料的燃燒以及移動齒輪的磨損,發動機中會更容易發生氧化
2.4. 人體細胞的發動機
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2.4.1. 細胞的大部分能量來源於線粒體
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2.4.2. 如果我們透過增加來自外部的能量,以更好、更健康的生活方式,以及修復受損基因的基因工程,來規避第二定律,衰老很可能就會出現逆轉
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2.4.3. 額外磨損也就意味著更多的錯誤累積,其中包括產生導致癌症的基因
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2.4.4. 癌症代表著熱力學第二定律在追趕著我們
3. 逆轉衰老
3.1. 人類可以追溯到的史前最古老的探索,就是尋求永生
3.2. 人類已知的最早故事之一,甚至早於《聖經》,就是古代美索不達米亞戰士吉爾伽美什的史詩,他在詩中記錄了他在古代世界漫遊時的英雄事蹟
- 3.2.1. 肩負著一項偉大的使命:尋找永生的秘密
3.3. 秦始皇最終在公元前200年左右統一了中國,他痴迷於尋求永生
3.4. 透過分析堆積如山的衰老基因的遺傳資料,梳理生命本身的分子基礎,人們或許有望透過量子計算機來解決衰老問題
- 3.4.1. 量子計算機可能能夠創造兩種永生:生物永生和數字永生
4. 活多久
4.1. 劍橋大學的科學家在分析了16種動物後,確實發現了這種負相關的關係:基因損傷越多,壽命越短
4.2. 人類DNA和細胞中的遺傳錯誤積累正是導致衰老和最終死亡的主要驅動因素之一
4.3. 透過醫療干預(例如基因工程、改變生活方式),有望透過糾正熱力學第二定律造成的損害來達到延長人類壽命的目標
4.4. 一種可能性是重置“生物鐘”
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4.4.1. “海弗利克極限”
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4.4.1.1. 當細胞自我繁殖時,染色體會稍微變短
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4.4.1.2. 對於皮膚細胞來說,在大約60次繁殖後,細胞便開始衰老,最終死亡
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4.4.1.3. 可以看作細胞死亡的一個原因,因為它們其實有一個類似於內建時鐘的裝置,會告訴細胞死亡的時間到了
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4.4.1.4. “海弗利克極限”的出現是因為染色體末端有一個被稱為端粒的“帽子”,隨著每次繁殖,端粒就會變短
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4.4.2. 有一種叫作端粒酶的酶,就可以防止端粒變得越來越短
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4.4.2.1. 科學家已經能夠將端粒酶應用於人類的皮膚細胞,幫助這些細胞分裂數百次,而不僅僅是60次
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4.4.2.2. 這項研究顯然至少是我們走向“永生”所探索出來的一種形式
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4.4.2.3. 癌細胞也使用端粒酶來獲得永生
4.4.2.3.1. 事實上,在90%的人類腫瘤中都檢測到了端粒酶的存在
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4.4.2.4. 如果我們找到了青春之泉,端粒酶可能是解決方案的一部分,但前提是我們能預防它的副作用
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4.4.2.5. 量子計算機也許能夠解開端粒酶如何使細胞不朽又不發生癌變的謎團
4.4.2.5.1. 一旦這種分子機制被揭秘,我們就有可能對細胞進行修正,使其壽命得以延長
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4.5. 唯一被證實的延長動物壽命的方法就是透過熱量限制
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4.5.1. 如果你少攝入30%的卡路里,你就可以多活大約30%的時間,壽命基數取決於所研究的動物種類
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4.5.2. 攝入較少卡路里的動物比狼吞虎嚥的動物活得更長
- 4.5.2.1. 它們患的疾病較少,也不常因癌症和動脈硬化等老年問題而痛苦
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4.5.3. 沒有人確切知道少吃東西為什麼會有效,但有一種理論認為,少吃會降低氧化率,從而減緩衰老過程
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4.5.4. 降低氧化率似乎有助於細胞修復損傷
- 4.5.4.1. 熱量限制能夠降低我們體內的氧化率,從而可以減少錯誤的積累,這似乎是合理的
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4.5.5. 在食物短缺的時候,動物往往會本能地減少進食,以儲存能量,活得更長,直到食物充足,它們可以繁殖的時候
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4.5.6. 可能透過化學物質白藜蘆醇發揮作用,而白藜蘆醇又是由sirtuin(去乙醯化酶)基因產生的
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4.5.7. 胸腺製造的T細胞,是我們白細胞中的一個重要角色,有助於抵禦疾病
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4.5.8. PLA2G7的蛋白質,這種蛋白質與炎症有關,炎症是另一種與衰老有關的現象
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4.5.8.1. PLA2G7是熱量限制影響的驅動因素之一
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4.5.8.2. 識別這些驅動因素有助於我們瞭解代謝系統和免疫系統是如何相互交流的,這可以為我們指明潛在的目標,而這些目標可以改善免疫功能,減少炎症,甚至有可能延長健康壽命
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4.5.8.3. 使用量子計算機來研究這種蛋白質是如何在分子水平上減少炎症並延緩衰老的
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5. DNA修復
5.1. 長壽的齧齒動物比短命的齧齒動物有更強的DNA修復機制
5.2. 參與DNA修復的sirtuin-6(去乙醯化酶6)基因上,該基因有時被稱為“長壽基因”
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5.2.1. sirtuin-6產生了五種不同型別的蛋白質,每種蛋白質的活性程度也不同
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5.2.2. 注射河狸sirtuin-6蛋白質的果蠅比注射大鼠蛋白質的果蠅活得更長
5.3. 修復可能受sirtuin-6等基因調控的DNA損傷可能是逆轉衰老過程的關鍵
- 5.3.1. 可以使用量子計算機來精準確定sirtuin-6是如何在分子水平上增強DNA修復機制的
6. 重新程式設計細胞
6.1. 山中伸彌是世界上研究幹細胞的權威專家之一,幹細胞是所有細胞之母
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6.1.1. 胚胎幹細胞具有可轉化為人體任何細胞的顯著特性
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6.1.2. 可以從頭開始創造全新的、新鮮的器官
6.2. 衰老細胞的重新程式設計是司空見慣的
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6.2.1. 重新程式設計不是科幻小說,而是生活中的一個事實
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6.2.2. 當胚胎第一次受孕時,這種再生過程發生在每一代人的身上
6.3. 將MSC細胞轉化為誘導多能幹細胞(稱為iPSC),然後再轉化回MSC細胞
6.4. 細胞重新程式設計的危險之一就是癌症
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6.4.1. 雌激素可以使女性在許多年裡保持生育能力,直到更年期,但癌症可能也是這種激素的副作用之一
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6.4.2. 端粒酶可以阻止細胞衰老,但也會增加癌症風險
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6.4.3. 量子計算機可能能夠在分子水平上揭開細胞再生的過程,並找到胚胎幹細胞背後的秘密
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6.4.4. 量子計算機或許可以控制這一過程的一些副作用,例如癌症
6.5. 人體商店
- 6.5.1. 可以創造出年輕的器官,而且不會有癌症的危險:組織工程,科學家可以從零開始構建人體器官
6.6. 組織工程
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6.6.1. 如果一個成年人的細胞恢復到胚胎狀態,它確實會恢復活力,但它只能在細胞水平上恢復活力
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6.6.2. 意味著你不能重新調整整個身體,永遠活下去
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6.6.3. 只是意味著某些細胞系變得不朽,這樣特定的器官就可以再生,但不是整個身體
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6.6.4. 幹細胞如果任由其自身生長,有時會產生一團無定形的隨機組織
- 6.6.4.1. 幹細胞通常需要來自鄰近細胞的提示,才能按順序正確生長,從而形成最終的器官
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6.6.5. 細胞是由患者自己的組織製成的,所以不會有排斥反應,而排斥反應正是當前器官移植面臨的主要問題之一
- 6.6.5.1. 同時也沒有癌症的危險,因為沒有操縱細胞微妙的基因
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6.6.6. 由於心血管疾病是美國的頭號死因,也許有一天可能在實驗室裡培育出一顆完整的心臟
- 6.6.6.1. 這就像建立了一個“人體商店”
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6.6.7. 如果細胞再生成功地建立了年輕的細胞系,那麼組織工程就有可能使用幹細胞來生長身體的任何器官,比如心臟
7. 量子計算機的作用
7.1. 大約100個衰老集中的基因已經被識別出來了
- 7.1.1. 事實證明,這些基因中的許多都參與了氧化過程
7.2. 量子計算機不僅可以分離出大多數衰老發生的基因,還可以做相反的事情:分離出在異常衰老但健康的人身上發現的基因
7.3. 量子計算機透過分析大量原始資料,可能會發現表明免疫系統異常健康的基因,從而使老年人避免罹患可能使其崩潰的疾病,幫助其壽終正寢
7.4. 長壽的受試者體內具有高度活躍的端粒酶,這可能解釋了他們的長壽之謎
7.5. 對100歲以上人群的測試表明,他們的DNA修復蛋白多腺苷二磷酸核糖聚合酶的含量明顯高於20~70歲的人
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7.5.1. 長壽的個體具有更強的DNA修復機制來逆轉遺傳損傷,從而壽命更長
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7.5.2. 那些80多歲的人比正常人有更大的機會活到90多歲甚至更長
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7.5.3. 免疫系統較弱的人在80多歲之前就去世了,所以存活下來的人有更強的DNA修復機制,可以將壽命延長至90多歲甚至更長
7.6. 量子計算機或許能夠分離出幾個類別的關鍵基因
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7.6.1. 與同齡人相位元別健康的老年人
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7.6.2. 免疫系統可以對抗常見疾病,從而延長壽命的人
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7.6.3. 基因中的錯誤積累而加速衰老的個體
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7.6.4. 嚴重偏離正常標準的個體,例如那些因沃納綜合徵和早老症等疾病而衰老極快的人
- 7.6.4.1. 他們的端粒較短,這可能是他們加速衰老的部分原因
7.7. 量子計算機將能夠在分子水平上攻克衰老過程
7.8. 量子計算機實現數字永生
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7.8.1. 通常,我們認為生活是一系列的意外、巧合和隨機經歷
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7.8.2. 有了增強的人工智慧,我們總有一天能夠編輯這個記憶寶庫,並將其有序排列
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7.8.3. 也許當我們逝去時,我們珍貴的個人記憶和成就的遺產不必隨著時間的流逝而消散
- 7.8.3.1. 量子計算機會給我們帶來一種永生
7.9. 將量子計算機應用於外部世界,解決諸如全球變暖、利用太陽的力量和破解我們周圍世界奧秘等緊迫問題