بخشی از مقاله
كودكى روزگار ويژه اى است. اگر تنها قادر بوديم عملكرد بدنمان را به همان شكل ده سالگى اش حفظ كنيم، مى توانستيم انتظار عمر متوسطى پنج هزار ساله داشته باشيم. اما افسوس كه از يازده سالگى به بعد همه چيز در سرازيرى است.
مشكل اينجاست كه بدن با افزايش عمر رو به زوال مى گذارد. در بيشتر دوران زندگى مان خطر مرگ به شكل نمايى افزايش مى يابد و هر هشت سال دوبرابر مى شود. بنابراين پرسش اصلى اين است كه چرا پير مى شويم و درباره آن چه مى شود كرد؟
بسيارى از دانشمندان معتقدند كه امروزه براى اولين بار در تاريخ بشر چنان شناخت كافى و سطح بالايى از ماهيت سالخوردگى انسان به دست آمده كه مى توان به طور جدى برنامه ريزى شيوه هاى مقابله با آن را آغاز كرد. در واقع اين دانشمندان از انديشه اى ساده اما محكم شروع به كار كردند: بدن انسان، فراتر از موجودى كامل بودن، ماشينى است مستعد خرابى كه طى فرايند تصادفى تكامل زيست شناختى شكل گرفته است. در اين ديدگاه ما مى توانيم از طريق مهندسى ژنتيك، پزشكى پيشگيرانه، حيات بخش و ضد پيرى و نيز با تعمير و تعويض قطعات فرسوده بدن، بيش از پيش اصلاح شويم. به زبان ساده يعنى سرعت پير شدن ما شايد حتى تا مقدار ناچيزى كاهش خواهد يافت.
تلاش براى درك و كنترل سالخوردگى ما دو زيست شناس را به الهام گرفتن از منابع به ظاهر بعيدى به نام مهندسى قابليت اعتماد كشاند. اين رهيافت مهندسى به درك سالخوردگى براساس ايده ها، روش ها و مدل هاى گرفته شده از تئورى قابليت اعتماد بنا شده است. اين تئورى كه در سال هاى پايانى دهه ۱۹۵۰ به منظور تشريح شكست و از كارافتادگى (سالخوردگى) تجهيزات
الكترونيكى و الكتريكى پيچيده مطرح شد، طى چند دهه گذشته به طور چشم گيرى بهبود يافته است. اين تئورى به محققان اجازه مى دهد تا چگونگى خرابى سيستمى را براساس معمارى خاص و سطح قابليت اعتماد اجزاى اصلى اش در طول زمان پيش بينى كنند. گستره ديد اين تئورى به حدى عام است كه مى تواند در درك سالخوردگى موجودات زنده نيز مورد استفاده قرار گيرد. ما در شيوه هاى افزايش عمر و مرگ خيلى با ماشين هايى كه مى سازيم متفاوت نيستيم. در واقع
اين اختلاف نيز به حداقل مى رسد، اگر درباره خودمان به اين شكل ناخوشايند بينديشيم: ما بسان ماشين هايى ساخته شده از اجزاى مازادى هستيم كه بسيارى از آنها درست از همان ابتدا معيوب اند.
رهيافت مهندسى قابليت اعتماد به سالخوردگى انسان براى دانشمندان مشغول در زمينه هاى گوناگون اين پديده، زبان علمى مشترك و چارچوبى كلى فراهم مى كند و به آنها اجازه مى دهد تا موانع ايجادشده به دست متخصصان را از ميان بردارند و يكديگر را بهتر درك كنند. مهمتر از همه اين رهيافت كمك مى كند تعريف شفاف ترى از سالخوردگى داشته باشيم. سالخوردگى (كهنگى) در تئورى قابليت اعتماد از طريق خطر افزوده شكست تعريف مى شود. به عبارت دقيق تر چيزى در
حال سالخوردگى است كه فردا خطر فروپاشى اش بيشتر از امروز باشد. بنابر اين براساس اين تئورى اگر خطر شكست درگذر زمان افزايش نيابد هيچ سالخوردگى اى در كار نيست. ما با نگاهى دقيق به اطلاعات سالخوردگى انسان توانستيم شباهت قابل توجهى ميان چگونگى افزايش سن و شكست (مرگ) موجودات زنده و دستگاه هاى الكترونيكى پيدا كنيم. در هر دو مورد نرخ شكست يك منحنى تقريباً شبيه وان حمام را دنبال مى كند. اين منحنى شامل سه مرحله است، آغاز كار يا مرگ و مير كودكان، كار عادى و دوران سالخوردگى. مهندسان اغلب هر سه مرحله را در مورد
الكترونيكى، ناكامى نسبتاً اجتناب ناپذيرى در ضمانت محصول است. از طرف ديگر بيشتر اين دستگاه ها پيش از آغاز دوران سالخوردگى به حد كافى از كارافتاده مى شوند. اما با اين حال به طور كلى هنوز همان منحنى وان حمام شكل نشان دهنده مسير خرابى چيزها است.
در آغاز عمر يك ماشين يعنى مرحله آغاز كار، نرخ هاى شكست بسيار بالا هستند و سپس با افزايش سن كاهش مى يابند. در اين دوره اجزاى معيوب خراب مى شوند. براى مثال خطر شكست يك ميكروپروسسور جديد به خاطر نقص هاى موجود در سيليكون يا ارتعاشات كوچك در فرايند توليد كه منجر به از كار افتادن مدارهاى تحت فشار ابتدايى كار مى شوند، اغلب در آغاز بيشتر است. همين دوره آغاز كار در زندگى بيشتر موجودات زنده از جمله انسان نيز وجود دارد كه در اين مورد به آن مرگ و مير كودكان گفته مى شوند.
مت مى گذرانند براى مدتى موسوم به دوره كار عادى به خوبى عمل مى كنند. اين مرحله با نرخ هاى شكست پايين و تقريباً ثابت شناخته مى شود. اين دوره كه در مورد انسان بسيار كوتاه است از حدود پنج سالگى آغاز مى شود و تنها ۱۰تا ۱۵ سال ادامه مى يابد. سپس نوبت به مرحله سوم، دوران سالخوردگى مى رسد. افزايش بى امان نرخ هاى شكست در طول زمان نشانه بارز اين مرحله است.
در بيشتر موجودات زنده از جمله خود ما اين افزايش در نرخ هاى شكست، الگوى نمايى انفجارى را دنبال مى كند كه توسط قانون مرگ و مير گمپرتز بيان مى شود. براساس اين قانون كه در سال ۱۸۲۵ توسط بنيامين گمپرتز (B.Gompertz)، كارشناس بريتانيايى بيمه، براى محاسبات بيمه عمر پيشنهاد شد، با افزايش سن افراد لگاريتم نرخ مرگ و مير به طور خطى افزايش مى يابد. دوره سالخوردگى در انسان به طور تقريبى از حدود بيست تا صد سالگى رخ مى دهد.
اما مرحله چهارمى نيز وجود دارد كه ما و ماشين هاى ما در آن سهيم هستيم. اين مرحله در زيست شناسى به دوره ثابت مرگ ديررس شناخته شده است. قانونى كاهش نرخ مرگ ديررس بيان مى كند كه افزايش غايى نرخ هاى مرگ در سنين بالا متوقف مى شود و شرايطى پايدار به خود مى گيرد. اين مرحله در انسان در سنين بالاى صد سال رخ مى دهد. درواقع اگر تا ۱۱۰ سالگى زنده بمانيد شانس تان براى جشن تولد بعدى خيلى خوب نيست اما عجيب اينكه خيلى
هم بدتر از وقتى نيست كه ۱۰۲ ساله بوديد. كوشش هاى بسيارى شده است تا مبانى زيست شناختى پشت اين پديده براساس توليد مثل و تكامل بيان شود. اما از آنجا كه اين پديده منحصر به انسان نيست و در برخى از مصنوعات بشر مثل فولاد، رله هاى صنعتى و عايق حرارتى موتورها نيز يافت شده، به نظر مى رسد تئورى قابليت اعتماد بتواند پاسخ بهترى ارائه دهد.
پى آمد بى درنگ مشاهده فوق اين است كه هيچ حد بالاى ثابتى براى طول عمر انسان وجود ندارد. در واقع هيچ عددى در كار نيست كه در گستره زندگى رقم هاى ممكن را از ناممكن جدا كند. اين نتيجه خلاف باور رايجى است كه مى گويد انسان بيشينه عمر ثابتى دارد و محدوديتى زيست شناختى براى طول عمر وجود دارد.
قانون ديگرى نيز وجود دارد كه از بررسى هاى انجام شده روى افراد كهن سال جمعيت به دست آمده است. اين قانون تجربى موسوم به قانون تعادل مرگ ومير يا همگرايى مرگ و مير در عمرهاى بالا، بيان مى كند كه اختلاف هاى نسبى نرخ هاى مرگ ميان جمعيت هاى گوناگون از يك گونه با افزايش سن افراد كاهش مى يابد. براى مثال با اينكه مرگ ومير افراد ميانسال
در هند طى سال هاى جنگ جهانى دوم نسبت به نروژ در دهه ۱۹۵۰ با نرخ بسيار بالاترى رخ داد اما نرخ مرگ هشتاد ساله هاى هر دو جمعيت تقريباً نزديك به يكديگر بود. هر تئورى درباره سالخوردگى انسان بايد بتواند اين سه قانون كه در مجموع به قوانين شكست يا مرگ و مير شهرت يافته اند را تبيين كند و اين تئورى قابليت اعتماد است كه همه آنها را تحت پوشش قرار مى دهد.
در واقع اولين چيزى كه رياضيات تئورى قابليت اعتماد به ما مى آموزد اين است كه حتى سيستم ساخته شده از عناصر كهنه نشونده، عناصرى با نرخ شكست ثابت كه نه به واسطه افزايش عمر بلكه عواملى تصادفى مثل آسيب ديدن با تشعشع يا ويروس دچار خرابى مى شوند، نيز احتمال دارد با گذشت زمان روبه زوال بگذارند. اين مسئله را مى توان در مورد هر سيستمى كه از بخش هاى مازاد اما غير قابل تعويض ساخته شده باشد، به كار برد.
كامپيوترى با سه ميكروپروسسور مثال ساده اى از اين سيستم ها خواهد بود. در اين مورد خود ميكروپروسسورها پير نمى شوند اما به طور اتفاقى در برخى نقاط غير قابل پيش بينى از زمان آسيب مى بينند و براى هميشه از كار مى افتند. در سيستم سه پروسسوره دست كم يك توالى از سه خرابى پى درپى طول مى كشد تا كامپيوترى به كلى ويران شود. در مقابل ضربه اى ناگهانى براى ويرانى كامپيوترى با يك پروسسور كافى است. در واقع به همين سادگى مى بينيم كه سيستمى با سه عضو اضافى رفتارى مشابه پير شدن از خود نشان مى دهد. اثر مثبت
افزونگى در سيستم ها تحمل آسيب است كه خطر شكست (مرگ) ابتدايى را كاهش و گستره عمر را افزايش مى دهد. به هر حال اين تحمل امكان روى هم انباشته شدن آسيب ها را در طول زمان فراهم مى كند و در نتيجه پديده سالخوردگى شكل مى گيرد. دلايل روشنى وجود دارد كه به انسان به ديده سيستمى ساخته شده از عناصرى دست كم نسبتاً كهنه نشونده نگاه كنيم. با توجه به اينكه عضوها و سيستم ها حياتى ما از تعداد بسيار زيادى سلول ساخته شده اند.
افزونگى در موجودات زنده كاملاً ساده و روشن است. از طرف ديگر شواهدى نيز در دست است كه نشان مى دهد بسيارى از بخش هاى سازنده سيستم هاى حياتى ما در سطح سلولى پير نمى شوند. دانشمندان از آزمايش هاى اخير در جست وجوى مكانيسم بيمارى هاى پيش رونده عصبى وابسته به پيرى مثل پاركينسون دريافتند كه نرخ مرگ سلول هاى مغز فارغ از سن فرد ثابت مى ماند و در افراد پير بسيارى از كاركردهاى سلول به همان خوبى اول هستند.
مسئله افزونگى به خودى خود دوتا از آن سه قانون سالخوردگى را تامين مى كند. اولى قانون تعادل است: افراد پير از جمعيت هاى مختلف با نرخ هاى مشابهى مى ميرند حتى اگر نرخ مگر و مير جوان ترهاى دو جمعيت خيلى متفاوت باشد. دو سيستم را درنظر بگيريد كه با فرض نرخ شكست ثابت اجزاى منفردشان يكى ده عضو و ديگرى هشت عضو اضافى دارد. بنابراين احتمال
خرابى سيستم ده عضوى در ابتدا كهنه از سيستم هشت عضوى است اما زمانى مى رسد كه هر دو سيستم تنها با يكى دو عضو فعال به كارشان ادامه مى دهند، در نتيجه خطر شكست براى هر دو يكسان خواهد بود. اما به سادگى قابل درك است كه در مورد سيستم ده عضوى رسيدن به چنين وضعيتى بيشتر طول مى كشد. علاوه بر اين سيستم هاى داراى افزونگى دقيقاً از شيوه
ثابت ماندن نرخ مرگ و مير در افراد بالاى صد سال تقليد مى كنند. در سنين بالا اساساً تمام سيستم ها افزونگى شان را از دست مى دهند و تنها با يك عضو حياتى به كارشان ادامه مى دهند. در اين مرحله نرخ شكست بالا است اما مشابه نرخ مرگ ومير در افراد بسيار پير، بيشتر ثابت است تا صعودى. تنها مسئله باقى مانده اين است كه افزونگى ساده، قانون رشد مرگ و مير با افزايش سن را توجيه نمى كند. اگر نمودار لگاريتم نرخ هاى مرگ را برحسب سن براى موجودات زنده رسم كنيم، خط تقريباً راستى به دست مى آيد كه توسط منحنى گمپرتز بيان شد
