Problema reversibilității timpului în organismul uman

Cel de-al doilea principiu al termodinamicii reprezintă, de fapt, decretul de condamnare la moarte a organismului. Dacă timpul este ireversibil,deoarece, conform celui de-al doilea principiu al termodinamicii, toate sistemele evoluează spre creșterea entropiei, adică a dezordinii,înseamnă că cel de-al doilea principiu al termodinamicii reprezintă, de fapt, decretul de condamnare la moarte a organismului. Postulând creșterea dezordinii, cel de-al doilea principiu al termodinamicii a postulat, de fapt, îmbolnăvirea și moartea organismului. El reprezintă în realitate un decret de condamnare la moarte semnat în alb, pentru că indiferent de ce boală va muri un om, omul moare în cele din urmă, datorită celui de-al doilea principiu al termodinamicii.

Indiferent dacă omul moare de infarct miocardic sau de cancer, el moare din cauza celui de-al doilea principiu al termodinamicii, care postulează creșterea dezordinii și a dezorganizării. Aceasta înseamnă că atunci când se naște un copil, el se naște de fapt cu acest certificat de deces în alb, reprezentat de cel de-al doilea principiu al termodinamicii, pe care viața îl va completa ulterior cu anumite boli. Dar dacă cel
de-al doilea principiu al termodinamicii se opune ordinii caracteristi ce sistemelor biologice și copilul are încă de la naștere un certificat de deces semnat în alb, se pune întrebarea cum reușește să se nască copilul și cum izbutește el să se dezvolte și să crească o anumită perioadă de timp, crescându-și ordinea și organizarea, în
pofi da celui de-al doilea principiu al termo dinamicii.

Mecanismele de luptă antientropică ale organismului. Organismul uman reușește să senască, să crească, să se dezvolte și să supraviețuiască, menținându-și o anumită ordine și organizare, o foarte lungă perioadă de ti mp, în pofida celui de-al doilea principiu al termodinamicii, datorită faptului că organismul uman apelează, ca și toate celelalte sisteme biologice, la niște mijloace și la niște mecanisme de reglare care se opun celui de-al doilea principiu al termo dinamicii (Restian, 1981).

Mai întâi, organismul uman a devenit un sistem deschis. După cum am remarcat cel de-al doilea principiu al termodinamicii se referă la sistemele închise. De aceea, pentru a se putea sustrage celui de-al doilea principiu al termodinamicii, organismul uman a devenit un sistem deschis, care își ia din mediul extern substanțele și energia de care are nevoie. Probabil că ar fi interesant de remarcat că toată această nenorocire, privind condamnarea organismului la moarte și la îmbolnăvire, pe
care o postulează cel de-al doilea principiu al termodinamicii, este determinată în cele din urmă de faptul că, în ti mp ce toate celelalte forme de energie se pot transforma integral unele în altele, căldura care ia naștere din celelalte forme de energie, în urma funcționării organismului, nu se mai poate transforma integral în
energia din care a provenit.

Astfel, organismul pierde treptat o anumită canti tate de energie internă și nu mai dispune de energia necesarăpentru a menține elementele lui într-o anumită ordine. De aceea dezordinea crește, iar boala și îmbătânirea nu reprezintă în cele din urmă
decât creșterea dezordinii și a entropiei. De aceea, pentru a compensa cel puțin
parțial pierderea energiei interne, sistemele biologice au devenit niște sisteme deschise care își iau din mediul extern sunstanțele și energia de care au nevoie pentru a-și păstra ordinea interioară.

Pe de-altă parte, sistemele biologice au apelat la informație. Organismul uman este nu numai un sistem termodinamic, sau chemodinamic, ci și un sistem informațional. Iar infor mația nu este, după cum a arătat Norbert Wiener (1948), nici materie și nici energie. Informația nu se supune legilor termodinamicii de creștere a entropiei. Ea reprezintă un alt aspect al realității și are alte legi de conservare și de trans formare
(Resti an, 1980). Astf el, dacă substanța reprezintă masa sau volumul, iar energia re prezintă forța sau câmpul care intervin în desfășurarea fenomenelor, informația reprezintă modul în care sunt organizate și ordonate substanțele și energia respective, sau mai bine zis noutatea pe care o reorganizare o poate aduce.

Informația reprezintă partea cea mai comunicantă a realității. Ea poate trece foarte ușor de pe un semnal pe altul. Mărimea informației nu de pinde de mărimea semnalului. Cantități foarte mici de substanță pot transmite cantități foarte mari de informație, așa cum se întâmplă în cazul informației geneti ce. Ea se poate transmite fără a fi pierdută. Dimpotrivă informația poate fi amplificată cu numărul de destinatari. În sfârșit, deși pentru a putea funcționa, mecanismele de reglare au nevoie de substanță și de energie, informația este cea care asigură eficacitatea
acestor mecanisme.

Informația geneti că este cea care indică modul în care trebuie construit noul organism. Informația este cea care trece de pe genom, adică de pe codul genetic, pe proteom, adică pe codul reprezentat de secvențele de aminoacizi. Apoi tot informația geneti că este cea care trece de pe proteom pe metabolom, pe fenotip și așa mai de parte. Cu ajutorul informației reușesc de fapt sistemele biologice să își păstreze structura lor biologică în pofi da numeroșilor factori patogeni, care acționează asupra lor conform celui de-al doilea principiu al termodinamicii. Dar pentru a putea actualiza informația primită, în pofida celui de-al doilea principiu care postulează creșterea entropiei, sistemele biologice au trebuit să apeleze la anumite mecanisme de reglare antientropică.

Pentru a pune în aplicare informația primită, organismul trebuie mai întâi să-și construiască în pofi da celui de-al doilea principiu al termodinamicii, structurile proprii caracterizate de un mare grad de ordine și or ganizare, iar apoi să caute să corecteze, sau să prevină, tulburările pe care cel de-al doilea principiu al termodinamicii le-ar putea produce. Mecanismele de construcție a structurilor proprii duc timpul înainte. Pornind de la informația genetică, toate sistemele biologice dispun de niște macanisme geneti ce cu ajutorul cărora reușesc să-și construiască, în pofida celui de-al doilea principiu al termodinamicii, niște structuri proprii caracterizate de un mare grad de ordine și de organizare. Mecanismele genetice reușesc să copieze informația de pe structura ADN, să o treacă pe structura ARN, care o transportă la nivelul ribozomilor, unde informația genetică este trecută pe structura proteinelor, cre vor da naștere la o mulțime de celule, de țesuturi și de organe și, în cele din urmă, întregului organism. Este important de remarcat că aceste mecanisme genetice reușesc să construiască niște structuri foarte ordonate care nu existau anterior.

În cele din urmă ele dau naștere unui fenotip, care nu exista anterior. Ele construiesc viitorul, care nu exista anterior. Ele creează spațiul și timpul. Ele împing timpul înainte, spre deosebire de celelalate mecanisme de reglare care, corectând erorile, caută să aducă timpul înapoi. Sistemele biologice sunt niște sisteme disipative. După cum arată I. Prigogine, laureat al premiului Nobel pentru termodinamica sisteme lor biologice, acestea reușesc să-și păstreze ordinea și organizarea, eliminând în exterior entropia care ia naștere în interiorul lor.

După cum se știe, în sistemele termodinamice pot să existe anumite fluctuații locale de entropie, în așa fel încât în anumite regiuni entropia poate să scadă, iar în altele să crească, cu condiția ca entropia generală a sistemului să înregistreze o creștere. Iar I. Prigogine arată că sistemele biologice formează cu mediul înconjurător un sistem mai mare. Astfel, ele își vor păstra ordinea dacă vor crește dezordinea mediului înconjurător. Astfel, sistemele biologice sunt niște sisteme disipative care elimină în mediul înconjurător dezordinea care apare în ele. În felul acesta, sistemele biologice reușesc să-și păstreze ordinea, crescând dezordinea mediului înconjurător. Sistemele biologice se hrănesc cu ordine. Pe de-altă parte, Ervin Schrodinger arată că, deși nouă ni se pare că sistemele biologice se hrănesc cu anumite substanțe nutritive, ele se hrănesc de fapt cu ordine, cu opusul entropiei, după cum spune el cu negentropie. Și dacă avem în vederea că informația este egală cu entropia cu semn schimbat, atunci ele se hrănesc de fapt cu informație.

De exemplu, dacă organismul uman ingerează glucoză, care are un anumit grad de ordine și de organizare și pe care o supune unui metabolism din care rezultă bioxid de carbon și apă, care au un grad de ordine mai mic decât glucoza și pe care le elimină în mediul extern, înseamnă că organismul a reținut ordinea, adică informația cuprinsă în molecula de glucoză. De aceea, Ervin Schrodinger spunea că organismul se hrănește în ultimă instanță cu negentropie. Pe lângă mijloacele de construire a ordinii, sistemele biologice aveau nevoie și de niște mijloace de păstrare a ordinii. Dacă pentru construirea unor structuri foarte ordonate, în pofida celui de-al doilea principiu al termodinamicii, sistemele biologice au apelat la informație, care nu se supune legilor termodinamicii, la deschiderea sistemului și la importul de energie din exterior, la eliminarea entropiei care totuși apare în afara organismului, pentru a putea păstra ordinea construită, sistemele biologice trebuiau să apeleze și la niște mecanisme cu ajutorul cărora să păstreze ordinea pe care au construit-o conform informației genetice.

Iar unele mecanisme de păstrare a ordinii caută să corecteze eventualele erori produse de diferiții factori perturbanți, iar altele caută să prevină cel puțin acele erori care nu ar mai putea fi corectate.

Mecanismele de corectare a erorilor, care aduc timpul înapoi. Cel mai simplu mecanism de refacere a ordinii pe care factorii perturbanți, care acționează conform celui de-al doilea principiu al termodinamicii, au tulburat-o, este reprezentat de mecanismul de feedback. Mecanismele de feedback sunt foarte răspândite în sistemele biologice. Organismul uman dispune de sute de mecanisme de feedback. Homeostazia organismului este păstrată prin intermediul a sute de mecanisme de feedback. Toți parametrii biologici sunt menținuți în limite normale cu ajutorul unor mecanisme de feedback. În reglarea tensiunii arteriale, a glicemiei și a volemiei, intervin o mulțime de mecanisme de feedback (Restian, 1981).

Mecanismele de feedback acționează prin corectarea erorilor. Ele dispun de niște traductori care sesizează erorile pe care factorii preturbanți le-au produs asupra unor parametri, așa cum ar fi traductorii din sinusul carotidian, din atriul drept și din aortă, care sesizează variațiile tensiunii arteriale și trimit retroactiv centrului de comandă, situat în trunchiul cerebral, informații necesare pentru a lua deciziile corespunzătoare readucerii tensiunii arteriale la valorile inițiale. De remarcat că, readucând valorile tensiunii arteriale sau a glicemiei la valorile anterioare, mecanismele de feedback realizează de fapt o oare care reversibilitate a timpului în sistemele biologice. Starea sistemelor biologice revine la momentul anterior. Astfel, mecanismele de feedback se opun într-o oarecare măsură ireversibilității timpului. În felul acesta sistemele biologice reușesc să prelungească într-o oarecare măsură durata de viață a sistemelor biologice și să amâne punerea în aplicare a decretului de condamnare la moarte semnat de cel de-al doilea principiu al termodinamicii.

Mecanismele de prevenire a erorilor, care caută să mențină timpul pe loc. Dar organismul trăiește într-un mediu foarte variabil și de multe ori chiar foarte ostil, mediu în care se pot produce și evenimente sau modificări care nu ar mai putea fi corectate. De aceea, pe lângă mecanismele de corectare a erorilor, sistemele biologice mai evoluate au apelat și la un mecanism de prevenire a erorilor. Încă din 1975, noi am arătat că, pentru a putea supraviețui într-un mediu foarte variabil, în care se pot produce și evenimente care ar declanșa tulburări care nu ar mai putea fi corectate, pe lângă mecanimele de corectare a erorilor, sistemele biologice mai au nevoie și de un mecanism de prevenire a erorilor, pe care noi l-am numit mecanism de feedbefore, pentru că el nu are nevoie numai de informații retroactive, ci și de informații anticipative (Restian, 1975). Este evident că omul nu conduce automobilul cu ajutorul mecanismelor de feedback. Adică el nu așteaptă să se lovească de un obstacol, să dea înapoi și apoi să își continue drumul mai departe, ceea ce de multe ori nici nu ar mai fi posibil.

Este evident că atunci când conduce un automobil, el se folosește de mecanismul de feedbefore, încer când să prevină erorile care s-ar putea produce. Acest lucru este valabil și în alte activități pe care le desfășoară omul. Dar pentru a putea realiza o reglare anticipativă, mecanismul de feedbefore, de prevenire a erorilor, are nevoie nu numai de cunoașterea mediului intern, adică a tulburărilor care s-au produs, ci și de o cunoaștere a mediului extern privind tulburările pe care acesta le-ar putea produce. De aici a derivat toată complexitatea sistemului nervos. Dacă pentru funcționarea mecanismelor de feedback ar fi fost suficient trunchiul cerebral, care să primească informații privind tulburările suferite de diferiți parametri, pe baza cărora putea să ia deciziile corespunzătoare corectării lor, pentru a putea preveni erorile pe care mediul înconjurător le-ar putea produce, mecanismul de feedbefore trebuie să cunoască mediul înconjurător, să facă o apreciere a pericolelor pe care diferiți factori de mediu le-ar putea reprezenta și să aleagă decizia cea mai adecvată preveniri acestor tulburări.

Este interesant de remarcat că, pe lângă mecanismul de feedbefore extrem de complicat, în care este implicat sistemul nervos, organismul a apelat și la mecanisme de reglare anti cipativă ceva mai simple, care au programul lor de funcționare înscris în structura organismului. În acest sens, am putea da exemplu secreția nervoasă de suc gastric la vederea alimentelor, adică înainte ca alimentele să ajungă în stomac. Sau exemplul incretinelor, care sunt secretate de intestine în momentul ingerării de glucide pentru a stimula secreția de insulină chiar înainte ca glucidele să ajungă în sânge. Dar deși mecanismele de corectare a erorilor, precum și mecansimele de prevenire a erorilor sunt extrem de eficiente, ele nu reușesc să se opună decât parțial celui de-al doilea principiu al termodinamicii, deoarece, în cele din urmă, entropia organismului reușește să crească, iar organismul îmbătrânește, se îmbolnăvește și moare. Reversibilitatea timpului este numai parțială. Deși mecanismele de feedback reușesc să corecteze erorile, să aducă parametrii tulburați la valorile inițiale, să păstreze stabilitatea organismului și realizeze astf el o oarecare reversibilitate a timpului, mecanismele antientropice folosite de organism nu sunt perfecte.