Что есть общего между человеком и снежинкой? И человек и снежинка могут расти и, причём основной – базовый принцип создания тела снежинки и тела человека одинаковый. В математике и в информатике этот принцип известен под названием клеточные автоматы (ссылка на клеточные автоматы). Принцип заключается в том, что есть некоторые простые правила добавления или уничтожения элементов конструкции тела. Мы можем задать эти простые правила, задать начальные условия развития системы и далее остаётся только наблюдать, как из простых правил получаются сложнейшие структуры.
В цифровых клеточных автоматах правила добавления и исчезновения клеток, которые определяют свойства и путь развития системы, задаёт человек. Если рассматривать снежинку как клеточный автомат, то правила добавления новых молекул воды определяются уже не человеком, а правилами образования кристаллической структуры льда и на ещё более глубоком уровне законами квантовой физики при взаимодействии отдельных молекул и атомов.
Правила построения кристаллической структуры льда довольно простые и поэтому снежинка тоже получается довольно простой по сравнению с человеком.
Тело человека, как и всех остальных живых существ – это тоже клеточный автомат и правила построения тела задают правила поведения отдельных биологических клеток. Ни одна из клеток тела не знает, каким должно получится тело во время роста. Никаких чертежей тела нет, но каждая из клеток действует по определённым правилам и в итоге получается готовое тело. То, как будет вести себя клетка, зависит от её окружения. В зависимости от того, какие химические вещества действуют на клетку и от того какая предыстория жизни у самой клетки, она может вести себя по разному. По большей части правила поведения клеток задаёт ДНК.
Благодаря гигантскому числу вариантов правил поведения клеток, они могут образовывать сложнейшие структуры, как например этот росток бамбука. Хотя общий принцип создания структуры и у снежинки и у бамбука одинаковый, но благодаря многообразию вариантов поведения биологических клеток, тело бамбука – это гораздо более сложная система, чем тело снежинки.
Что же такое старение тела? По большей части это просто продолжение роста клеточного автомата. Здесь можно увидеть пример такого вот разрастающегося во все стороны клеточного автомата.
Клеточный автомат хорошо растёт во время детства, неплохо останавливает рост и стабилизируется в течение средних лет, а потом клеточный автомат продолжает изменяться, продолжает эволюционировать и это приводит к сбоям работы различных подсистем и весь автомат, всё тело начинает разваливаться. Это всё равно, что снежинка если будет разрастаться до больших размеров, то рано или поздно она развалиться под действием собственной тяжести или от дуновения ветра.
В процессе биологической эволюции в случае с человеком очень сложно было его сделать бессмертным. Всё дело в том, что в естественной среде обитания мало кто доживал до большого возраста. То драка, то неудачная охота, то болезнь, то ядовитая змея. Всё это резко сокращало продолжительность жизни, и естественный отбор не шёл на достижение максимально возможной продолжительности жизни при идеальных условиях.
Вернёмся к снежинке. Снежинка простая система и чтобы остановить её рост-старение, достаточно просто убрать водяные пары из окружающего воздуха. С человеком всё гораздо сложнее, так как и сама система гораздо сложнее. В человеке постоянно идёт множество процессов и если остановить часть из них, то это может привести не к остановке роста-старения, а к ещё более быстрому разрушению системы. Таким образом, чтобы избавится от старения нужно из нашего тела — растущего и постоянно изменяющегося клеточного автомата сделать зацикленный клеточный автомат или как его ещё называют осциллирующий клеточный автомат. Примеры таких зацикленных автоматов показаны на гифке ниже.
Такие системы могут иметь фазу роста в начале, но затем полностью прекращают рост, стабилизируются, и все процессы начинают циклически повторяться бесконечное количество раз.
Как видите, в случае с цифровыми клеточными автоматами такую систему сделать легко и просто, а вот в случае с биологическими клетками это очень сложно. Есть несколько проблем. Во первых, в случае биологических клеток правила их поведения, взаимодействия между собой постоянно изменяются, так как изменяется внутренняя структура самих клеток. Например, происходит укорочение ДНК на концах или происходят мутации ДНК и ещё множество факторов. То есть, чтобы создать автомат, работающий в бесконечном цикле, нужно будет постоянно вносить изменения в ДНК и остальные внутренние части клеток, чтобы они не мутировали и не меняли правила своего поведения. Вторая проблема – это невероятная сложность системы и нужен сверхинтеллект, чтобы проанализировать последствия изменений правил поведения клеток.
Можно задаться вопросом, а возможно ли вообще при помощи наших эукариотических клеток сделать такой зацикленный клеточный автомат? На самом деле вполне возможно, так как в природе есть примеры нестареющих живых существ. Например, гидра, которая может омолаживаться до первоначального состояния и по сути её тело — это зацикленный клеточный автомат или медуза Turritopsis nutricula, которая тоже на это способна.
Таким образом, получается, что наши эукариотические клетки позволяют избавиться от старения. В принципе клетки для этого у нас такие как надо. У нас неправильное взаимодействие этих клеток друг с другом, что приводит к бесконтрольному и разрушительному развитию системы.
Возможно, что в случае с телом человека можно добиться преобразования из растущего клеточного автомата в зацикленный при помощи генной инженерии будущего. Только пока не понятно, насколько сильно придётся изменить правила взаимодействия клеток в этом клеточном автомате. Может быть, нужно только слегка подправить работу клеток, а может быть придётся модифицировать структуру вплоть до того, что это уже будет другой вид живого существа.
