癌变及iPS过程中熵如何变化？

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生物与熵。3 Y. E& u! _' g, b
熵，本来只属于热力学范畴，应用于物理学领域，熵增原理就是热力学第二定律，适用于孤立的封闭的系统。这里的熵实际是“熵产生”。- o# s! A5 R" [  j1 ?; y
后因熵与生命、信息、社会系统等发生了千丝万缕的联系，产生了新的关于熵的概念，普里高京等人也把热力学第二定律由封闭体系推广到了敞开体系。因此除了系统本身的“熵产生”以外，还有系统与环境之间的“熵流”。于是热力学第二定律更精细地表述为ds=dS+djs其中ds叫熵流，可负也可以为零，而djs则表示系统内部熵产生，这部分恒为正，也就是前面所说的熵增原理。% m  P* w' G9 K, W( _
生物在胚胎发育和进化中显现出来向较高有序性、异质性和组织过渡性，是通过从外界不断吸取负熵，反抗内部的熵增加保持系统的有序性。因此，熵和进化这对矛盾得到了统一。0 H5 M0 {& W: v& N# W
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生物的生长：从外界所获得的负熵流恒大于内部的熵产生，那么生物系统的熵变小于零，生物系统的熵值将会减小，有序将会增加，这样生物便会从一定的有序结构上升到更高一级的有序结构上去了。
& x. ^  n( ]: [  _生物的成熟：所获的负熵恰好等于系统内部发熵产生，那么系统的熵变将等于零。于是，系统便维持在一定的有序结构上不再变化。* V1 s/ G2 ], x& q3 U. @
生物的退化、衰老和死亡：生物从外界获得的负熵小于内部的熵产生，那么，生物系统的熵便会随着时间的退移而增加，生物便开始退化，衰老，以及死亡。6 f2 S. x" [! B1 P, R* n$ W
因此，生物是依赖负熵为生的此即生命的热力学基础
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癌症与熵：
" W# E. [/ q7 [4 X" l; U* P! V9 l癌症的发生和发展，可以认为由一个系统和两个环境组成。一个是癌症本身的系统，一个小环境就是周围正常细胞和正常组织之间形成的环境，还有一个大环境就是机体外的外界环境。
& z4 I/ ?/ @  m5 x) }6 x) i" Y机体内微环境发生异常，无序度增加，机体的熵值增加，此时若机体不能及时从外界环境汲取足够负熵维持机体有序度的话，机体各功能就变得混乱，不按正常逻辑行事了。而原癌基因可被认为是个活化能位点，正常时不会被活化也就是被激活，而在不正常的机体环境下则可以被诱导活化，于是癌症发生（在这里癌症发生的遗传基础和微环境作用的争论似乎也可以得到统一）。非自发的癌的形成过程应该是一个熵减的过程，癌本身要不断地向人体这个相当于肿瘤的外部环境中不断排出熵才能维持它本身的正常发展，于是人体正常环境熵值进一步增加，环境进一步混乱和恶化，而机体从外界大环境中汲取负熵的能力进一步下降，于是机体的整体保持增大的趋势，进入恶性循环……最后机体正常系统被瓦解。其实癌细胞的初衷可能是要反抗已经混乱的机体功能，试图重新建立一套新的、比原机体更有生命力的、更有序的新系统，这似乎也可以用来解释癌细胞的返祖现象。只可惜，它再顽强也需要一个载体，因此肿瘤在快要达到接近类似胚胎全能性之前，机体死亡，而肿瘤细胞被迫一起死亡。9 C3 p% s6 |& r  G* m) U

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iPS与熵：
4 o8 [, i* B5 g4 u! [, B0 E9 V1 i& diPS重编程过程属于“逆天”的强制手段，违背了自然界进化和发育的正常途径。一种人为的，到目前为止可以说还不十分高明或者完善的手段，已经被发现，有染色体层面的异常、亚染色体层面的异常和单碱基层面的异常的确会在iPS细胞中积累。本来保持高度有序、熵值稳定的成体细胞，被人为破坏了，因此这个过程熵值必定增加，那么它的本能就试图从周围环境中汲取足够多的负熵以尽量维持原来的稳定，但是它和由胚胎发育来的机体不同，后者是功能齐全而高度协调统一的，而重编程过程中的细胞它尚缺乏全能和高度有序而精致的协调统一能力，因此它从外界汲取负熵来维持系统稳定的能力是大大被降低了。因此，在正常体细胞被外界因素干扰的那一刻就注定，这个过程就不可能是高度有序的。那么细胞就会选择像癌细胞一样，重新寻找更利于它建立更有序系统的倾向，但是它的非全能性使得它的这个重建的愿望还不如机体中癌发生的这个过程试图重建体系来的更困难。