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lunes, agosto 19, 2019

Comentarios a ¿Qué es la Vida?

¿Qué es la vida?

Comentarios de Jorge Senior a propósito de la conferencia del profesor Roberto Carmona

Julio 2019

Alcancé a escuchar parte de la conferencia “¿Qué es la vida?” del profesor Carmona el 17 de julio de 2019 en Uniatlántico y no detecté nada con lo cual estar en desacuerdo. Eso significa que fue una buena exposición (cum grano salis). Así que no me referiré a la charla sino a la conversación posterior con el público participante y algunas de las inquietudes expresadas por los estudiantes..

Edward Trifonov hace un inventario de 123 definiciones de vida agrupadas en 9 categorías: sistema, materia, química, complejidad, reproducción, evolución, entorno, energía, habilidad. Pero todas las definiciones de vida consisten, en últimas, en un listado de condiciones (ver, por ejemplo, el capítulo 2 de La vida bajo escrutinio de Antonio Diéguez). No veo problema en ello, dado que esas condiciones no son arbitrarias, sino que se derivan de la física, la química y la biología, en todos los casos, y de la teoría computacional en algunos casos (los que buscan una definición con enfoque informacional). El hecho de que existan diversas definiciones de vida no es preocupante, dado que no implica arbitrariedad o convencionalismo, pues tales definiciones están aglutinadas, no dispersas, en un cluster que comparte una misma base de conocimiento.

La discusión entonces se delimita a ciertas zonas grises debido a que las fronteras entre vida y no vida o entre lo biótico y lo químico no es una línea fina sino una línea un poquito gruesa o ligeramente borrosa. Que las fronteras no sean nítidas no significa que no existan, sólo significa que la identificación de a cuál lado de la frontera se encuentra determinado evento u objeto será nítida casi siempre, pero no siempre, pues habrá algunos casos que caen en la zona gris fronteriza, como sucede, por ejemplo, con los virus.

Las zonas grises sirven para que los filósofos escriban papers, pero no suelen causar problemas prácticos en la investigación, a excepción, quizás, de la incipiente astrobiología. En biología es, además, común que existan excepciones a las reglas o patrones generales, lo cual no debe ser motivo de incomodidad, sino lo contrario, pues tales excepciones suelen ser fecundas fuentes de problemas de investigación y permiten profundizar en los mecanismos subyacentes a tales reglas y patrones.

Todo lo anterior apunta a sustentar que la categoría “vida” refiere a una clase natural, aunque esa clase natural es, por ahora, un conjunto con un solo elemento o individuo, dado que sólo conocemos la vida terrícola y ésta es un solo flujo o proceso de 4 mil millones de años. Pero la categoría de “clase natural” no puede entenderse como si viviéramos en tiempos escolásticos, pues no corresponde a una “esencia”. Estrictamente, el esencialismo está muerto en la ciencia actual y, por ende, en la (buena) filosofía, aunque perviva en el lenguaje común. Como clase natural, “vida” no es un concepto arbitrario, así que el nominalismo tampoco acierta. En conclusión, la discusión medieval de los universales no ha lugar en el siglo XXI.

Hay que reconocer, desde luego, que nuestro conocimiento biológico actual es aún insuficiente para establecer plenamente qué es lo necesario y qué es lo contingente en esta clase natural de proceso único. Ese es el tema de la biología universal, que es un horizonte programático de conocimiento al cual nos dirigimos vía astrobiología y también investigando la física y la química subyacente a los procesos bióticos para entender cómo se producen las propiedades emergentes.

También hay que reconocer que en las clasificaciones naturales (y no me refiero sólo a la biología) hay, además de la información científica objetiva que es su sustento, criterios pragmáticos regidos por la utilidad y propósito de los usuarios de tales clasificaciones. Esa es la pizca de convencionalismo que incomoda a algunos. Y es una de las razones por la cual disponemos a veces de una multiplicidad de clasificaciones naturales sobre el mismo fenómeno, incluso sin cambiar de marco teórico. Ello no es problemático desde que no haya contradicción. Y cuando la hay el problema se ataca investigando y no haciéndole venias al subjetivismo o al idealismo.

Parece haber cierta ansiedad en los estudiantes por la no existencia de una ontología absoluta. En los siglos XX y XXI la ontología es subsidiaria de la epistemología, no la precede, aunque desde luego puede retroalimentarla. Y es así porque la ontología que vale la pena hacer es la que se fundamenta en el conocimiento científico actual, que es cambiante, por supuesto. La otra opción es no hacer ontología. Pero ya no vale la pena hacer ontología al estilo apriorista, trascendente, absolutista y especulativo de hace siglos.

Por último, recomiendo la lectura del libro La cuestión vital de Nick Lane, para profundizar en una hipótesis sobre el origen de la vida en fuentes hidrotermales alcalinas en el fondo oceánico, y también en un misterio aún mayor, el surgimiento de las eucariotas.

miércoles, agosto 14, 2019

El origen de la Vida

Big History: el origen de la vida
Por Jorge Senior

Este tema corresponde al Umbral 5 del curso Big History en español

Quinto umbral: surgimiento de la vida. La vida es sólo química compleja encapsulada con propiedades de homeóstasis (extracción de energía del entorno) y replicación autónoma sostenible (procesamiento de información). Sin embargo, el misterio del origen de la vida ha sido más difícil de resolver que el de los inicios del universo observable. Esto se debe a que las dos formas que tenemos de conocer el pasado de la biosfera, el registro fósil y la genómica, se hacen más borrosos a medida que retrocedemos en el tiempo, no tenemos un fósil estudiable como la es la Radiación Cósmica de Fondo para el caso del Big Bang. Sin embargo, hemos podido ir estrechando el cerco al misterio y acotando la respuesta, mediante la formulación de hipótesis en competencia y la búsqueda de nuevas evidencias para contrastarlas empíricamente (ponerlas a prueba). 

La vieja hipótesis de la sopa primordial ya ha perdido vigencia y la del “mundo de ARN” resulta bastante incompleta. Entonces vamos a exponer brevemente la hipótesis predominante hoy en seis pasos (o si se prefiere, digamos que son seis hipótesis encadenadas). Esta línea de investigación nos dice que:

 (1) la vida comenzó en chimeneas hidrotermales alcalinas en el fondo del océano cerca a fallas tectónicas (específicamente en aquellas donde las placas tectónicas de la corteza terrestre se separan). La bioquímica se originó en la geoquímica de las rocas porosas de las chimeneas, en sus células inorgánicas, aprovechando la fuente de protones (hidrógeno) en un entorno rico en minerales y rodeado de un océano rico en dióxido de carbono. Tales chimeneas funcionan como un reactor de flujo natural con gradientes térmicos y electroquímicos capaces de circular fluidos a través de compartimentos minerales catalizadores. Estos reactores pueden generar moléculas orgánicas y energía, pero aún no constituyen vida, sin embargo 

 (2) en un mecanismo así pueden generarse rutas metabólicas básicas como el ciclo de Krebs, producir ATP y aprovechando la quimiosmosis alcanzar un equilibrio dinámico (homeóstasis) como preludio de una futura autonomía de la vida respecto a las chimeneas. Hasta aquí no actúa la selección natural, sino la química probabilística y la termodinámica. La otra capacidad propia del fenómeno vital es la replicación sostenible que implica el ciclo ADN-ARN-proteínas-ADN. 

 (3) Las chimeneas brindan también condiciones para la formación de nucleótidos en altas concentraciones y ARN replicante hasta cierto nivel (50 “letras”), así como cadenas cortas de ADN de una hélice. Aquí es donde empieza a actuar la selección natural, incluso tratándose de células inorgánicas en un promontorio rocoso, favoreciendo a un metabolismo prototípico más eficiente. 

 (4) El código genético universal no es un accidente congelado, como propuso Crick, y pudo originarse en forma determinista (por leyes físico-químicas) a partir de un código primitivo de dobletes (en vez de tripletes como codones) capaz de codificar 15 aminoácidos y evolucionar (aquí entra el azar en cierto grado) hasta el código de tripletes y los 20 aminoácidos canónicos. El código genético real es más resistente al cambio que un millón de códigos generados al azar en un computador, por tanto sólo la selección natural puede explicar semejante optimización. El código genético es uno solo, indicando que la vida tiene un solo origen. 

 (5) pero el mecanismo de replicación del ADN al parecer evolucionó dos veces dando origen a eubacterias y arqueobacterias como células biológicas autónomas que pudieron “romper el cordón umbilical” con las chimeneas. 

 (6) Siendo así, entonces los primeros genes se originaron a partir de ARN en células minerales en un ciclo de vida retrovírico (que debe incluir la enzima transcriptasa inversa), pero la evolución por selección natural favoreció a la postre al ADN como base del genoma por su mayor estabilidad, condición indispensable para conservar información. 

A pesar de lo increíblemente difícil de desentrañar que es este umbral de complejidad hace casi 4 mil millones de años (el surgimiento de la vida procariota), la vida atravesaría nuevos umbrales no menos asombrosos en los siguientes miles de millones de años: 

.El surgimiento de la fotosíntesis oxigénica en las cianobacterias a partir de dos fotosistemas bacterianos preexistentes, lo cual cambió la atmósfera terrestre y evitó la desaparición de los océanos
· El surgimiento de la vida eucariota a partir de la endosimbiosis de una arquea y una bacteria (entre otros cambios)
· El surgimiento de animales, plantas (endosimbiosis hace 1600 millones de años) y hongos
· El surgimiento de la reproducción sexual, es decir, la “invención” del sexo masculino (probablemente por la presión selectiva de parásitos)
· El surgimiento de la vida pluricelular a partir de colonias 
· El surgimiento de la simetría bilateral y la explosión del cámbrico (por multiplicación de genes Hox)
· La conquista de la tierra firme y el aire
· El desarrollo del sistema termostático de “sangre caliente” 
· El desarrollo de plantas con flores

Exceptuando, quizás, el último mencionado, los demás umbrales son prerrequisitos para el surgimiento de la especie humana.