Cryonics Questions and Choices
Co robi lód z komórką, gdy ciało jest poddawane krioprezerwacji?
To jest proste pytanie leżące u podstaw nauki. Ma znaczenie, ponieważ kryonika zależy od zachowania struktury, a lód może zaburzyć strukturę na kilka sposobów. Część uszkodzeń pochodzi od kryształów. Część pochodzi od wody wypływającej z komórki. Część pochodzi od stresu wywołanego głębokim zimnem i chemikaliami stosowanymi w walce z lodem.
Komórka składa się głównie z wody. Gdy ta woda zaczyna zamarzać, lód tworzy się najpierw na zewnątrz komórki. Pozostała ciecz na zewnątrz staje się bardziej słona. Woda wtedy opuszcza komórkę, aby zrównoważyć sytuację. Komórka kurczy się. Jej błona się napina. Białka na powierzchni mogą zostać utracone lub zmienione. To jeden z powodów, dla których mrożenie jest trudne dla żywej tkanki.
W idealnej prezerwacji celem jest zapobieganie powstawaniu lodu w ogóle. Ten stan nazywa się szklankowaniem (vitrification). Woda zamienia się w stałą substancję przypominającą szkło, zamiast w kryształ. Jest to czystsza droga teoretycznie, ponieważ kryształy wyrządzają mniejsze szkody mechaniczne. Ale szklankowanie nie jest proste. Wymaga odpowiedniej mieszanki chemicznej oraz właściwych warunków chłodzenia i ogrzewania.
Gdy warunki te nie są spełnione, lód może uszkadzać tkankę na kilka sposobów. Może penetrować błony jak klin. Może deformować komórki podczas wzrostu. Może zaburzycie warstwy lipidowe, które są tłustymi arkuszami pomagającymi utrzymać szczelność błon. Może również pozostawić małe przecieki po rozmrożeniu. Dlatego uszkodzenia związane z mrożeniem nie są jednym pojedynczym zdarzeniem. Są to łańcuchy stresu.
Jednym użytecznym sposobem zobrazowania tego jest mokra gąbka w zamrażarce. Gdy woda wokół niej zamarza, gąbka wysycha i kurczy się. Jeśli mrożenie jest łagodne i nierówne, gąbka może częściowo wrócić do pierwotnego kształtu. Jeśli mrożenie jest brutalne, jej części się rozerwą lub stwardnieją. Komórka jest znacznie delikatniejsza niż gąbka, ale podstawowy problem jest podobny. Woda odpływa. Zmienia się kształt. Powrót do zdrowia staje się trudniejszy.
Błony wymagają szczególnej uwagi. Nie są to sztywne ściany. To aktywne, przesuwające się warstwy z wbudowanymi białkami. Niektóre z tych białek pomagają neuronom wysyłać sygnały. Inne pomagają przemieszczać chemikalia do wewnątrz i na zewnątrz. Mrożenie może sprawić, że niektóre białka błonowe odpadną. Może również przegrupować lipidy błonowe, czyli tłuste cząsteczki tworzące ciało błony. Jeśli lipidy przesuną się zbyt mocno, błona może zacząć przeciekać lub stracić swój normalny kształt.
Tu właśnie do gry wchodzą środki przeciwko zamrażaniu. Są to substancje dodawane w celu zmniejszenia obrażeń związanych z mrożeniem. Pomagają wodzie unikać formowania kryształów. Wspierają również szklankowanie. Sacharoza, glicerol i tlenek dimetylu to przykłady używane w krionice biologicznej. Nie usuwają ryzyka. Zmniejszają je. Niosą ze sobą również własne ograniczenia, ponieważ wysokie stężenia mogą obciążać komórki w inny sposób.
Więc problemem nie jest tylko lód. To również cena walki z lodem.
Ma to znaczenie dla kryoniki, ponieważ ludzkie ciało nie jest prostą próbką komórek. To warstwowy system tkanek, naczyń, błon i połączeń. Tkanka mózgowa jest szczególnie wrażliwa, ponieważ pamięć i tożsamość zależą od drobnej struktury. Jeśli lód uszkodzi błony lub przemieści białka, pytanie staje się tym, czy wystarczająco dużo użytecznej struktury pozostało dla przyszłych napraw.
To jest miejsce, gdzie należy umieścić uczciwą niepewność. Nie ma żadnego pacjenta kryoniki, który został wskrzeszony. Nikt więc nie może twierdzić, na podstawie dowodów, że dzisiejsze metody prezerwacji przywracają osobę. Co można powiedzieć, jest węższe. Niektóre formy prezerwacji komórkowej i tkankowej mogą zachować strukturę zaskakująco dobrze. Niektóre mogą utrzymać części błon i białek funkcjonalnymi po rozmrożeniu. To jest realne. To również nie to samo co udowodnienie wskrzeszenia całego ciała.
Mały przykład pomaga. Wyobraź sobie synapsę w mózgu, tę mikroskopijną przerwę, gdzie jeden neuron rozmawia z innym. Jeśli mrożenie usunie niektóre białka receptorowe z tego miejsca, łańcuch sygnałowy osłabnie. Jeśli jedynie zniekształci błonę na pewien czas, część tej funkcji może powrócić przy ogrzewaniu. Jeśli błona zostanie zbyt mocno rozdarta, pierwotny stan może być trudniejszy do odzyskania. Różnica między tymi przypadkami jest ogromna, mimo że wszystkie trzy zaczynają się od tego samego zimna.
Dlatego dyskusja o kryonice często przechodzi od „Czy lód może uszkodzić komórki?” do „Ile struktury pozostało po prezerwacji?”. To jest prawdziwy problem. Prezerwowane ciało nie jest oceniane tylko pod kątem tego, czy woda zamarzła. Jest oceniane pod kątem tego, czy ważny układ komórek, błon i sygnałów został utracony bezpowrotnie.
Jest tu również głębsza lekcja. Uszkodzenia przez lód nie są jedną wyrokiem. To zmienny problem. Niektóre struktury są bardziej kruche niż inne. Niektóre warunki mrożenia są znacznie gorsze niż inne. Niektóre uszkodzenia mogą być w zasadzie odwracalne, zwłaszcza jeśli przyszłe narzędzia naprawy staną się bardzo precyzyjne. Ale to wciąż możliwość, nie obietnica.
Dla czytelników, którzy odróżniają nadzieję od życzeniowego myślenia, ta różnica ma znaczenie. Krioprezerwacja może być zrozumiana jako próba utrzymania struktury, gdy biologia nie może już tego zrobić. Niebezpieczeństwo jest realne. Ograniczenia są realne. Powód, dla którego ludzie nadal przyglądają się tej dziedzinie, również jest realny. Przyszła naprawa musiałaby znaleźć wystarczająco dużo zachowanego porządku, aby móc działać. Bez tego jest za mało do odzyskania.
Więc jasna odpowiedź brzmi: krioprezerwacja może powodować uszkodzenia komórek przez lód, ponieważ mrożenie wypuszcza wodę z komórek, zniekształca błony i może zniszczyć strukturę potrzebną komórkom do funkcjonowania. Szklankowanie stara się uniknąć tych uszkodzeń poprzez zapobieganie powstawaniu kryształów lodu, ale zależy od dokładnych warunków i nie kasuje niepewności.
To, co możesz teraz zrozumieć, to istota problemu stojącego za frazą „uszkodzenia przez lód”. Nie chodzi tylko o zamarzniętą wodę. Chodzi o utratę kształtu, równowagi i porządku molekularnego wewnątrz komórki. Kiedy to stanie się jasne, pytanie kryoniki staje się łatwiej sformułować uczciwie. Wyzwaniem nie jest to, czy zimno jest nieszkodliwe. Wyzwaniem jest to, czy wystarczająco dużo drobnej struktury może być zachowane, tak aby przyszła naprawa miała sens.
To jest rodzaj pytania, do którego budowana jest The Longer Horizon. Jedno klarowne pytanie, stawiane bez pośpiechu, z nadzieją trzymaną w ramach prawdy.
Article by Lea Varga ·