هر چیزی که وجود دارد حاوی اطلاعات است. آنچه به اشیا هویت می بخشد اطلاعات است. برای مثال، یک سنگ اطلاعاتی در مورد ویژگی‌های ظاهری، عناصر و مولکول‌هایی دارد که آن را تشکیل داده‌اند که به آن موجودیت متمایز می‌دهد. با این حال، عوامل محیطی نیز بر ظاهر آن تأثیر می گذارد، مانند رنگ، شکل و ابعاد. در ترمودینامیک، افزایش آنتروپی منجر به افزایش اختلالات و کاهش اطلاعات می شود. به نظر می رسد موجودات زنده با قانون دوم در تضاد هستند زیرا موجودات زنده سطوح بالایی از نظم و پیچیدگی را نشان می دهند. موجودات زنده، جدای از خصوصیات فیزیکی، صفات فراوانی را نشان می دهند که وجود آنها را مشخص می کند. به عنوان مثال، یک قورباغه حاوی اطلاعات پیچیده ای مانند گونه، جنسیت، چرخه زندگی، عادات تغذیه و غیره است.

ژنتیک اطلاعات اصلی موجودات زنده را تعیین می کند

مانند سایر موجودات، برخی از این اطلاعات در اتم ها و مولکول هایی که موجودات زنده را تشکیل می دهند ذخیره می شود. با این حال، پیچیدگی موجودات زنده، به ویژه پستانداران، نشان می دهد که آنها باید اطلاعات زیادی داشته باشند. حجم وسیع اطلاعات در انسان ما را وادار می کند تا سیستم های اضافی را برای حفظ آن در نظر بگیریم. مانند سایر موجودات زنده، انسان نیز حاوی مواد ژنتیکی (DNA یا RNA) است که اطلاعات لازم برای رشد، تکامل و عملکرد آنها را ذخیره می کند. این اطلاعات حاوی دستورالعمل هایی برای ساخت پروتئین ها و کنترل فرآیندهای بیولوژیکی است. ژنوم منبع اولیه اطلاعات لازم برای ایجاد یک موجود زنده است.

با این حال، ژنتیک نمی تواند اطلاعات کامل موجودات زنده، به ویژه پستانداران پیچیده را نمایش دهد. مطالعات روی دوقلوهای هموزیگوت نشان داده است که ژنوم یکسان ممکن است منجر به افراد یکسان نشود. هنگامی که این دوقلوها در اوایل زندگی از هم جدا می شوند، با وجود داشتن ژنوم یکسان، ویژگی های بیولوژیکی و روانی بسیار متفاوتی از خود نشان می دهند. این نشان می دهد که عوامل محیطی بر ژن ها برای بیان فنوتیپ های خود تأثیر می گذارد.

موجودات زنده به طور مداوم با محیط خود در تعامل هستند و اطلاعاتی در مورد شرایط محیطی مانند دما، نور، رطوبت و مواد مغذی جمع آوری می کنند. این اطلاعات به آنها کمک می کند تا واکنش مناسب نشان دهند. به ویژه تأثیر عوامل محیطی بر ویژگی های شخصیتی جذاب است. اطلاعات اپی ژنتیک شامل تغییرات شیمیایی مواد ژنتیکی است که بر بیان ژن تاثیر می گذارد بدون اینکه خود توالی DNA را تغییر دهد. این فرآیند تحت تأثیر عوامل و تجربیات محیطی است. علائم اپی ژنتیک مرتبط با محیط، سطح دیگری از اطلاعات موجودات زنده است.¹

همچنین، همه موجودات زنده دارای شبکه های پیچیده ای از واکنش های شیمیایی هستند که آنها را قادر می سازد انرژی را از محیط خود جذب کرده و در فعالیت های حیاتی شرکت کنند. این فرآیندها شامل تبدیل غذا به انرژی است و با آنزیم هایی انجام می شود که محصول ژن ها هستند. در موجودات دارای سیستم عصبی، اطلاعات به صورت سیگنال های الکتریکی و شیمیایی منتقل می شود. این اطلاعات به موجودات اجازه می دهد تا به محرک های محیطی پاسخ دهند و رفتارهای پیچیده ای از خود نشان دهند. در مورد انسان ها، ویژگی هایی مانند افکار، طرز فکر، عادات، رفتارها، باورها و به طور کلی شخصیت آنها در حجم وسیعی از اطلاعات مورد نیاز برای بروز این ویژگی ها نقش دارد.

سیستم عصبی مرکزی در حیوانات پیچیده سطح دیگری از ذخیره اطلاعات را فراهم می کند

در انسان و شاید دیگر پستانداران پیچیده، کانکتوم مغز اطلاعات وسیعی را ارائه می دهد و الگوهای رفتارها، تصمیمات، افکار و احساسات را تعیین می کند. کانکتوم که نقشه کل ارتباطات عصبی در مغز است، در طول زندگی از طریق یادگیری، تجربیات و ادراک تکامل می یابد. از آنجایی که این ارتباطات برای هر فرد منحصر به فرد است، شبیه به اثر انگشت مغز، ممکن است ویژگی های متمایز هر فرد را روشن کند. منحصربه‌فرد بودن کانکتوم هر فرد، برخی از دانشمندان را برمی‌انگیزد تا این نقشه را بررسی کنند، آن را در یک ابر رایانه آپلود کنند و اطلاعات و هویت صاحب کانکتوم را بازسازی کنند. با این حال، این تئوری تأثیر ژنوم و محیط متغیر را نادیده می‌گیرد که بر الگوهای بیان ژن و شکل اتصال تأثیر می‌گذارد.²

میکروبیوم عامل سومی است که ویژگی های ما را تعیین می کند

میکروبیوم انسان، متشکل از تریلیون‌ها میکروارگانیسم (مانند باکتری‌ها، ویروس‌ها، قارچ‌ها و باستان‌ها) که در داخل و روی بدن ما زندگی می‌کنند، نقشی حیاتی در جنبه‌های متعدد سلامت انسان ایفا می‌کند و بینش‌های ارزشمندی را در مورد بیولوژی ما ارائه می‌دهد. در اینجا چند روش ضروری وجود دارد که میکروبیوم به درک ما از سلامت انسان کمک می کند. محور روده-مغز علاوه بر تاثیر آن بر سیستم ایمنی، سیستم گوارش و متابولیسم، به ارتباط دو طرفه بین میکروبیوم روده و مغز اشاره دارد. میکروبیوم می تواند انتقال دهنده های عصبی و سایر ترکیباتی را تولید کند که بر خلق و خو و شناخت تأثیر می گذارد و بینش هایی را در مورد شرایطی مانند افسردگی و اضطراب ارائه می دهد.

علیرغم حجم زیادی از داده ها در مورد ارتباط متقابل میکروبیوم و مغز از طریق محور روده-مغز اخیراً، برای جلوگیری از تردید در مورد تأثیر واقعی میکروبیوتای روده در حالات فیزیکی و ذهنی، باید آزمایش های کنترل شده را مستقیماً روی انسان انجام دهیم.

چگونه می‌توانیم تعیین کنیم که تا چه حد ویژگی‌های اطلاعاتی ما از میکروب‌هایی که به صورت همزیستی در بدن ما ساکن هستند، اما بخشی از بدن ما نیستند، منشأ می‌گیرند؟

آنتی بیوتیک ها بینشی در مورد نقش حیاتی میکروبیوم در شکل دادن به هویت ما ارائه می دهند

بسیاری از یافته ها در مورد میکروبیوم از مطالعات حیوانی به دلیل چالش های انجام مطالعات بالینی انسانی به دست آمده است. با این حال، مصرف آنتی بیوتیک بینشی در مورد نقش میکروبیوم و تعادل میکروبیوتای روده در سلامت جسمی و روانی فراهم می کند. آنتی بیوتیک ها می توانند فلور طبیعی روده را مختل کنند و برخی از انواع میکروب ها از جمله باکتری های مفید را از بین ببرند. آنها تعادل باکتری ها را در روده مختل می کنند، وضعیتی که به عنوان همزیستی شناخته می شود. این عدم تعادل ممکن است منجر به مسائلی مانند اسهال و عفونت های فرصت طلب شود.

مطالعات نشان داده اند که آنتی بیوتیک ها می توانند منجر به عوارض جانبی روانپزشکی، به ویژه افسردگی و اضطراب شوند. این به دلیل اثرات خارج از هدف آنها است، به ویژه از طریق محور مغز – روده – میکروبیوتا. آنتی بیوتیک ها می توانند تنوع میکروبی روده را کاهش دهند که با افزایش خطر افسردگی مرتبط است. برخی از آنتی بیوتیک ها مانند ایزونیازید و مینوسیکلین به دلیل اثرات ضد افسردگی بالقوه خود شناخته شده اند. این یافته‌ها همچنین به پیامدهای درازمدت قرار گرفتن در معرض آنتی‌بیوتیک در اوایل زندگی می‌پردازد، و آن را به شرایطی مانند چاقی، آسم، آلرژی‌ها و اختلال کمبود توجه/بیش فعالی در زندگی بعدی مرتبط می‌کند که با واسطه‌ی محور مغز-روده- میکروبیوتا انجام می‌شود.³

رسانه ها مملو از اخبار در مورد نقش میکروبیوم در سلامت جسمی، به ویژه حالات روانی هستند. درک اینکه چقدر از احساسات، افکار و رفتارهای ما واقعاً با تنوع میکروبیوم مرتبط است مهم است. به نظر می رسد که فراتر از ژنتیک، اپی ژنتیک مرتبط با محیط و شبکه های مدار مغز، امضای میکروبیوم به طور قابل توجهی بر شخصیت و هویت ما تأثیر می گذارد. بنابراین، میکروبیوم را باید سومین ذخیره اطلاعات هویتی در نظر گرفت.

انسان ها اطلاعات فوق العاده پیچیده ای را حمل می کنند. هر فرد دارای اطلاعات منحصر به فردی است. با بیش از 8 میلیارد نفری که در حال حاضر در جهان زندگی می کنند و میلیاردها نفری که قبلاً زندگی کرده اند، آشکار می شود که هیچ دو فردی شبیه هم نیستند و پیچیدگی چشمگیر انسان ها را نشان می دهد. بنابراین، وجود مخازن اطلاعات اضافی ممکن است امکان انتقال ذهن افراد را که شامل خاطرات، شخصیت و عملکردهای شناختی از مغز بیولوژیکی آنها به یک رسانه دیجیتال می‌شود، با تردید مواجه کند.