细胞自发 rejuvenation 的不可能事件
综合物理
2019-07-22 v7 生物物理
摘要
与大多数其他自然定律不同,根据玻尔兹曼的观点,热力学第二定律具有统计性质,这意味着其可靠性源于宏观系统中存在的大量粒子。这意味着此类系统将趋向于其最可能的状态,即具有最均匀概率分布的状态。然而,玻尔兹曼指出,熵减过程可能发生(无需做功)——只是概率极低。因此,原则上,1 摩尔气体中的所有 6 x 10^23 个原子自发移动到容器的一半并非不可能,只是极其不可能。本文将类似思想应用于人体细胞。所有体细胞似乎在不利条件下都会衰老和退化。如果将衰老过程定义为由化学键断裂等原因导致的功能失调聚合物的积累,这些聚合物聚集成有害排列,在细胞内随机扩散并导致功能改变,那么例如一个 20 岁的个体与同一个体在 80 岁时之间也会存在熵的差异。本文旨在证明,热力学第二定律并未告诉我们细胞必然趋向高熵状态并保持该状态,而是表明根据统计力学,老细胞有可能回归到年轻状态。我们发现这种自发回归到更有序状态的概率表示为 P = 10^(-202)^(-889)。尽管数值如此,但它确实表明自然界并未禁止衰老过程的逆转。存在理论上的 rejuvenation 可能性。这是否能成为现实则是另一回事。
引用
@article{arxiv.1212.1128,
title = {The improbable event of spontaneous cell rejuvenation},
author = {Ian von Hegner},
journal= {arXiv preprint arXiv:1212.1128},
year = {2019}
}