martes, 9 de febrero de 2010

A vueltas con la vida...



Sé que es un tema recurrente, pero no por ello deja de perder nunca un ápice de actualidad (al menos para mí).

Me refiero al tema de la vida (o los sistemas vivos, como puntualizaría un tocayo coetáneo mío).

¿Qué es la vida?, ¿Toda la vida está basada en la química del carbono?, ¿Existirán formas vivas exóticas en otros lugares del universo?, ¿Qué es la muerte?, ¿Tiene algún sentido todo esto?.

Para intentar dar respuesta a toda esta serie de preguntas, nada mejor que echar mano de las explicaciones que daba Isaac Asimov en su libro "100 preguntas básicas sobre la ciencia", allá por el año 1973, pero cuya lógica aplastante sigue siendo igual de esclarecedora en la actualidad.

Y para ello trascribo literalmente un "remix" de tres de los capítulos de dicho libro:


"Todos los seres vivientes, desde la célula más simple hasta la sequoia más grande, contienen agua, y además como la molécula más abundante, con mucho. Inmersas en el agua hay moléculas muy complejas, llamadas proteínas y ácidos nucleicos que al parecer son características de todo lo que conocemos por el nombre de vida. Estas moléculas complejas tienen una estructura básica compuesta en cadenas y anillos de átomos de carbono. A casi todos los carbonos van unidos uno o más átomos de hidrógeno. A una minoría, en cambio, van ligadas combinaciones de átomos como los de oxígeno nitrógeno, azufre y fósforo.
Expresándolo con la máxima sencillez podemos decir que la vida, tal como la conocemos, está compuesta de derivados de hidrocarburos en agua.
¿Puede la vida estar compuesta de otra cosa? ¿Existen otros tipos de moléculas que proporcionen la complejidad y versatilidad de la vida, algo distinto del agua que proporcione, sin embargo, las propiedades poco usuales, pero necesarias, que sirven como trasfondo de la vida?
¿Es posible concebir algo parecido al agua que pudiera sustituirla? Las propiedades del, amoníaco líquido son las más afines o las del agua. En un planeta más frío que la Tierra, por ejemplo, Júpiter, donde el amoníaco abunda en estado líquido mientras que el agua está solidificada, puede que sea concebible una vida basada en el amoníaco.
Por otro lado, hay que decir que si el hidrógeno va unido a tantos puntos de la cadena del carbono, es porque es un átomo muy pequeño que se acopla en cualquier lugar. El átomo de flúor es parecido al de hidrógeno en algunos aspectos y casi tan pequeño como él. Así, pues, igual que tenemos una química de los hidrocarburos podemos tener una química de los fluorcarburos, con la única salvedad que éstos son mucho más estables que aquellos. Quizá en un planeta más caliente que la Tierra podría concebirse una vida a base de fluorcarburos.
Pero ¿y en cuanto al átomo de carbono? ¿Existe algún sustituto? El carbono puede unirse a un máximo de cuatro átomos diferentes (que pueden ser también de carbono) en cuatro direcciones distintas, y es tan pequeño que los átomos de carbono vecinos se hallan suficientemente próximos para formar un enlace muy fuerte. Esta característica es la que hace que las cadenas y anillos de carbono sean estables.
El silicio se parece mucho al carbono y también puede unirse a un máximo de cuatro átomos diferentes en cuatro direcciones distintas. El átomo de silicio, sin embargo, es mayor que el de carbono con lo cual las combinaciones siliciosilicio son menos estables que las de carbonocarbono. La existencia de largas cadenas y anillos de átomos de silicio es mucho más improbable que en el caso del carbono.
Lo que sí es posible son largas y complicadas cadenas de átomos en las que alternen el silicio con el oxígeno. Cada átomo de silicio puede unirse a otros dos átomos o grupos de átomos, y este tipo de moléculas se denominan "siliconas".
A la molécula de silicona pueden ir unidos grupos de hidrocarburos o de fluorcarburos, y estas combinaciones podrían resultar en moléculas suficientemente grandes, delicadas y versátiles como para formar la base de la vida En ese sentido sí que es concebible una vida a base de silicio.
Pero ¿existen realmente esas otras formas de vida en algún lugar del universo? ¿O serán formas de vida basadas en una química completamente extraña, sin ningún punto de semejanza con la nuestra? Quizá nunca lo sepamos. "


"Los astrónomos han llegado a ciertas conclusiones acerca de la composición general del universo. Han encontrado, por ejemplo, que un 90% de él es hidrógeno y un 9% helio. El otro 1% está constituido principalmente por oxígeno, nitrógeno, neón, argón, carbono, azufre, silicio y hierro.
Partiendo de ahí y sabiendo de qué manera es probable que se combinen tales elementos, es lógico concluir que la Tierra tenía al principio una atmósfera muy rica en ciertos compuestos de hidrógeno: vapor de agua, amoníaco, metano, sulfuro de hidrógeno, cianuro de hidrógeno, etc. Y también habría un océano de agua líquida con gases atmosféricos disueltos en ella.
Para que se iniciase la vida en un mundo como éste es preciso que las moléculas elementales que existían, al principio se combinaran entre sí para formar moléculas complejas. En general, la construcción de moléculas complicadas de muchos átomos a base de moléculas elementales de pocos átomos requiere un aporte de energía. La luz del: Sol (sobre todo su contenido ultravioleta), al incidir sobre el océano, podía suministrar la energía necesaria para obligar a las moléculas pequeñas a formar otras mayores.
Pero ¿cuáles eran esas moléculas mayores?
El químico americano Stanley L. Miller decidió en 1952 averiguarlo. Preparó una mezcla de sustancias parecida a la que, según se cree, existió en la primitiva atmósfera terrestre, y se cercioró que era completamente estéril. Luego la expuso durante varias semanas a una descarga eléctrica que servía como fuente de energía. Al final comprobó que la mezcla contenía moléculas algo más complicadas que aquéllas con las que había comenzado. Todas ellas eran moléculas del tipo que se encuentran en los tejidos vivos y entre ellas había algunos de los aminoácidos que son los bloques fundamentales de unos importantes compuestos: las proteínas.
Desde 1952 ha habido muchos investigadores, de diversos países, que han repetido el experimento, añadiendo detalles y refinamientos. Han construido diversas moléculas por métodos muy distintos y las han utilizado luego como punto de partida de otras construcciones.
Se ha comprobado que las sustancias así formadas apuntan directamente hacia las complejas sustancias de la vida: las proteínas y los ácidos nucleicos. No se ha hallado ninguna sustancia que difiera radicalmente de las que son características de los tejidos vivos.
Aún no se ha conseguido nada que ni por un máximo esfuerzo de imaginación pudiera llamarse viviente, pero hay que tener en cuenta que los científicos están trabajando con unos cuantos decilitros de líquido, durante unas cuantas semanas cada vez. En los orígenes de la Tierra, lo que estaba expuesto al Sol era un océano entero de líquido durante miles de millones de años.
Bajo el azote de la luz solar, las moléculas del océano fueron haciéndose cada vez más complejas, hasta que en último término surgió una que era capaz de inducir la organización de moléculas elementales en otra molécula igual que ella. Con ello comenzó y continuó la vida, evolucionando gradualmente hasta el presente. Las formas primitivas de "vida" tuvieron que ser mucho menos complejas que las formas más simples de vida en la actualidad, pero de todos modos ya eran bastante complejas. Hoy día los científicos tratan de averiguar cómo se formó esa singular molécula que acabamos, de mencionar.
Parece bastante seguro que la vida se desarrolló, no como un milagro, sino debido a la combinación de moléculas según una trayectoria de mínima resistencia. Dadas las condiciones de la Tierra primitiva, la vida no tuvo por menos de formarse, igual que el hierro no tiene por menos que oxidarse en el aire húmedo. Cualquier otro planeta que se parezca física y químicamente a la Tierra desarrollaría inevitablemente vida, aunque no necesariamente inteligente. "


"Parece una pena tener que envejecer y morir, pero evidentemente es inevitable. Los organismos como el nuestro están efectivamente diseñados para envejecer y morir, porque nuestras células están "programadas" por sus genes para que vayan experimentando gradualmente esos cambios que denominamos envejecer.
¿Qué propósito puede tener el envejecimiento? ¿Puede ser beneficioso?
Veamos. La propiedad más sorprendente de la vida, dejando aparte su propia existencia, es su versatilidad. Hay criaturas vivientes en la tierra, en el mar y en el aire, en los géiseres, en los desiertos, en los desiertos, en la jungla, en los desiertos polares... en todas partes. Incluso es posible inventar un medio corno los que creemos que existen en Marte o en Júpiter y encontrar formas elementales de vida que lograrían sobrevivir en esas condiciones.
Para conseguir esa versatilidad tienen que producirse constantes cambios en las combinaciones de genes y en su propia naturaleza.
Al dividirse un organismo unicelular, cada una de las dos células hijas tiene los mismos genes que la célula original. Si los genes se transmitieran como copias perfectas, la naturaleza de la célula original jamás cambiaría por mucho que se dividiera, y redividiera. Pero la copia no siempre es perfecta; de vez en cuando hay cambios fortuitos ("mutaciones"), de modo que de una misma célula van surgiendo poco a poco distintas razas, variedades y, finalmente, especies ("evolución"). Algunas de estas especies se desenvuelven mucho mejor, en un medio dado que otras, y así es como las distintas especies van llenando los diversos nichos ecológicos de la Tierra.
Hay veces que los organismos unicelulares intercambian entre sí porciones de cromosomas. Esta primitiva versión del sexo origina cambios de las combinaciones de genes, acelerando aún más los cambios evolutivos. En los animales pluricelulares fue adquiriendo cada vez más importancia la reproducción sexual, que implica la cooperación de dos organismos. La constante producción de descendientes, cuyos genes son una mezcla aleatoria de algunos del padre y otros de la madre, introdujo una variedad superior a lo que permitían las mutaciones por sí solas. Como resultado de ello se aceleró considerablemente el ritmo de evolución; las distintas especies podías ahora extenderse más fácilmente y con mayor rapidez dentro de nuevos nichos ecológicos o adaptarse mejor a los ya existentes a fin de explotarlos con mejor rendimiento.
Vemos, pues, que la clave de todo esto fue la producción de descendientes, con sus nuevas combinaciones de genes. Algunas de las nuevas combinaciones eran seguramente muy deficientes, pero no durarían mucho. De entre las nuevas combinaciones, las más útiles fueron las que "llegaron a la meta" y engrosaron la competencia. Pero para que este sistema funcione bien es preciso que la vieja generación, con sus combinaciones "no mejoradas" de genes, desaparezca de la escena. No cabe duda que los viejos morirían tarde o temprano en accidente o debido al desgaste general de la vida, pero es mucho más eficaz que el proceso venga acelerado por otro lado.
Aquellas especies en las que las generaciones antiguas poseyeran células diseñadas para envejecer serían mucho más eficientes a la hora de deshacerse de los vejestorios y dejar el terreno expedito para los jóvenes. De este modo evolucionarían más rápido y tendrían más éxito. La desventaja de la longevidad está a la vista. Las sequoias y los pinos están casi extinguidos. El longevo elefante no tiene ni de lejos el éxito de la efímera rata; y lo mismo diríamos de la vetusta tortuga comparada con el lagarto.
Para bien de las especies (incluida la humana) lo mejor es que los viejos se mueran para que los jóvenes puedan vivir. "




Lecciones magistrales de un gran ser pensante, sin duda.

1 comentario:

Anónimo dijo...

Y quiero recordar que Asimov (con acento en la "i", por cierto) terminaba añadiendo con ironía al final de la última frase algo así como: "Y perdonen" (es decir, pedía perdón por haber dicho una verdad algo molesta... tampoco mucho).

Espoc