La lógica Naturaleza

Entre los miles de millones de galaxias conocidas que se extienden por el esapcio hasta las más lejenas captadas a unos doce mil años-luz de nuestro Sistema solar, cada una de ellas contiene a su vez decenas de miles de millones de estrellas y, no parece descabellado pensar que alrededor de muchas de ellas (la mayoría), estén girando planetas, y que en alguno de ellos, como pasó aquí en la Tierra, se hayan dado las condiciones necesarias para que pudiera surgir la vida. ¡Qué espectáculo más asombroso si pudiéramos contemplar ese panorama!

                         Thomas Carlyle

Thomas Carlyle (4 de diciembre de 1795 – 5 de febrero de 1881)  fue un historiador, crítico social y ensayista británico nacido en Escocia y al que se conoció como “el Sabio de Chelsea”. Estaba muy comprometido con el mundo obrero y las miserias y penalidades que en aquellos tiempos tenían que sufrir y, pensando en la posibilidad de que, en el Universo, pudieran existir diversidad de mundos, decía:

“¡Un espectáculo lamentable! Si están habitados, ¡qué cantidad de sufrimiento y de locura!, y si no lo están ¡qué porquería de espacio!

Los científicos aún tienen esperanza de encontrar vida dentro del Sistema Solar. Sabemos que no hay vida evolucionada, aparte de la nuestra. Pero es posible que haya algún tipo de vida bacteriana. O que la hubiera en el pasado. El sistema Solar evoluciona. Que un planeta no tenga vida hoy, no significa que no pudiera tenerla en algún otro momento de su historia. Los científicos estudian cuidadosamente las imágenes captadas por los telescopios. Las manchas en planetas y satélites ayudan a conocer cómo es su superficie, qué sucede en su atmósfera, o si pueden contener agua helada. En los últimos años, el hallazgo de agua helada en algunas zonas del Sistema Solar abre nuevas posibilidades de exploración. Se han enviado sondas a estos lugares, con el fin de obtener más datos. Donde hay agua, la vida tiene una posibilidad de desarrollarse.

De momento, nadie sabe con certeza donde puede desarrollarse alguna forma de vida en el Universo, ni en los límites de nuestra propia Galaxia, o, simplemente, en nuestro Sistema solar. Ni siquiera podemos asegurar que en alguna parte pueda existir alguna forma primaria de vida en las lunas y los planetas más cercanos a nosotros. Sin embargo, el sentido de la lógica nos dice que, hasta donde conocemos, lo difícil sería que no la hubiera en muchos lugares. La Naturaleza se rige por patrones iguales para realizar “su cometido” y, las leyes que la rigen son las mismas en todas partes. Nada puede suceder en otras regiones del espacio que sea diferente a lo que aquí pasó.

Galaxias, estrellas, mundos y… ¡Vida! Sabemos que los elementos materiales para la vida fueron creados en las estrellas. A partir del sencillo Hidrógeno, las estrellas, en sus hornos nucleares, fusionaron el helio para fanricar Carbono, Oxígeno, Nitrógeno, Azufre, Potasio…, y todos los demás materiales necesarios para la vida. Más tarde, depositados en un mundo adecuado…

La vida, seguramente, fue el resultado de los mismos procesos químicos y físicos que formaron los océanos y la corteza continental de nuestro planeta. Sin embargo, la vida es distinta porque puede experimentar evolución darwiniana. La selección natural ha desempeñado un pepel fundamental en la evolución de plantas y animales durante los primeros tiempos de la historia de nuestro planeta, pero también dirigió la evolución química que hizo posible la propia vida. A grandes rasgos entendemos cómo pueden haber evolucionado las moléculas a partir de precursores simples presentes en la Tierra joven. Sin embargo, sigue siendo un misterio cómo las proteínas, los ácidos nucleicos y las membranas llegaron a interaccionar de forma tan compleja.

Según todos los indicios, en los primeros años del planeta, los continentes que hoy conocemos estaban todos unidos formando la denominada Pangea. El movimiento de las placas tectónicas terrestres logró que estos se separaran y, con el transcurso de millones de años, llegaron a adquirir la moderna forma que hoy conocemos. En todo ese transcurrir y, mientras tanto, una serie de condiciones nuevas aparecieron para hacer posible el surgir de la vida.

Y la materia evolucionó hasta alcanzar la Conciencia

En la Ciencia, todas las respuestas sugieren nuevas preguntas, así que no es de extrañar que al resolver dos de los grandes enigmas de la biología, Darwin y Pasteur pusieran al descubierto un misterio un misterio aún más profundo. Quizá la vida haya surgido siempre de la vida durante los últimos cuatro mil millones de años, pero en elgún momento, en algún sitio, en aquellos primeros tiempos de nuestro planeta, nuestros primeros antepasados tuvieron que surgir de alguna otra cosa.

Durante el proterozoico se produjo la expansión de cianobacterias los estromatolitos alcanzaron su mayor abundancia y variedad. Una vez que se produjo la acumulación de oxigeno  libre se originaron las células eucariotas y pluricelulares. Durante este tiempo se produjo la simbiosis entre los proto-eucariotas y mitocondrias (eucariotas) y cloroplastos (plantas y algunos protistas).

Los estromatolitos son estructuras estratificadas en diversas formas, formadas por la fijacion de particulas carbonatadas de las cianobaceria, en aguas de poca profundidad que en la fotosintesis liberan oxigeno y retiran de la atmosfera grandes cantidades de dioxido de carbono. Su espesor no es mas que algunos milimetros y su forma es plana a hemisferica y columnar, presenta poros. Las mas antiguas encontrados es el de Australia (Warrawoona), que datan 3500 millones de años. Abajo se contempla una muestra.

Son celulas que se agrupan en colonias formando rocas sedimentarias. Estas rocas se encuentran en mares calidos y son el resultado de la union de seres uni- celulares, cianobacterias. Las rocas se forman muy lentamente, capa sobre capa y cuando una capa se muere se deposita el carbonato de calcio de sus paredes sobre la capa anterior.

Las cianobacterias, también conocidas como algas verdes-azules, son un grupo de bacterias muy especiales que, hace 3.600 millones de años, inventaron la fotosintesis y cambiaron drásticamente la evolución de la vida. Generaron y mantienen toda la existencia actual del planeta. Todas estas cosas son las que hemos podido llegar a saber estudiando los fósiles encontrados en las rocas más antiguas de la Tierra y, no hemos podido evitar la pregunta:

En el supuesto de que se hayan desarrollado formas de vida en otros planetas, ¿serán completamente distintas a las que aquí hemos podido conocer, o, por el contrario, serán parecidas y tendsrán los mismos rasgos y características que las formas de vida terrestres?

Todo es pura especulación, por supuesto, pero en lo que respecta a cuestiones de simetría, podemos hacer algunas hipótesis teóricas. La vida sobre la Tierra surgió con simetría esférica para evolucionar, básicamente en dos direcciones: el mundo de las plantas, con una simetría semejante a la del cono, y el mundo animal, con simetría bilateral. Hay buenas razones para pensar que la evolución en cualquier otro planeta, si es que se ha llegado a producir el surgir de la vida primigenia, tendería a seguir las mismas pautas que aquí impuso la Naturaleza.

La primera vida unicelular, que flotaba en la superficie de un mar e iba dando tumbos constantemente, adoptaría la forma esférica de una manera natural, con planos de simetría en todas las direcciones. Pero una vez que la vida queda anclada, bien en el fondo del mar, bien la tierra firme, se crea automáticamente un eje de simetría vertical. El extremo correspondiente a las raíces de una planta se distingue inmediatamente del extremo superior de la misma. Sin embargo, no hay nada, ni en el mar ni en el aire, que permita diferencias los extremos de un eje frontal a lo de otro que vaya de izquierda a derecha.

Es por ese motivo por el que las plantas, si se observan sin demasiado detalle, presentan una simetría análoga a la de un cono: ningún plano de simetría horizontal, pero infinitos planos verticales de simetría. Así, un árbol tiene extremo superior y extremo inferior, pero es prácticamente imposible distinguir entre frente y dorso, o entre derecha e izquierda. En lo que se refiere a la estructura global, muchas flores tienen estructura cónica, Las frutas presentan, a veces,  estructiuras esféricas (si se prescinde del tallo que las une a la rama).

De la misma manera que la asimetría aparece aquí y allá en el mundo de la simetría radial de las plantas, surge también en la simetría bilateral de los animales. Como en el mundo vegetal, la asimetría aparece de manera automática desde el momento en el que una simple hélice forma parte de la estructura de un animal. Por supuesto, cuando una hélice situada en un lado del cuerpo de un animal se contrarresta con otra hélice de lateralidad opuesta en el otro lado, la simetrtía bilateral queda inalterada. Esto se aplica a pares de colmillos con aspecto helecoidal de los extinguidos mamuts, y a los grandes y magníficos cuernos de carneros, machos cabríos, antílopes y otros animales. Muchos de los grandes huesos del pecho, piernas y demás parte de los animales (incluido el hombre) tienen forma helicoidal.

La similitud aparece en la Naturaleza en los lugares más insospechados. Todo sigue las mismas pautas. La antena de los insectos se enroscan a veces como hélices, las alas de los pájaros, murciélagos e insectos tienen forma ligaramente helicoidales de lateralidad opuesta en cada uno de los costados del cuerpo y, esas mismas figuras las podemos encontrar en cualquier parte del Universo.

Cuando, algunas veces podemos distinguir una hélice sin pareja en la estructura de un animal, existe entonces una asimetría evidente. La galaxia de arriba nos parece asimétrica porque en realidad, se trata de dos galaxias que se han fusionado para formar otra mayor y están todavía en el proceso de unión que puede durar miles de años.

              Se han descubierto fuerzas y simetrías rotas

También podemos hablar de simetría rota y de supersimetrías. Durante los últimos tiempos, los Físicos han elevado los principios de simetría al más alto nivel en la escala de lo que podemos entender por una explicación. Cuando encontramos una Ley propuesta de la Naturaleza, una pregunta se nos viene a la mente: ¿por qué esta ley? ¿Por qué la realatividad especial y la general? ¿Por qué el electromagnetismo de Maxwell? ¿Por qué las teorías de Yang-Mills de las fuerzas nucleares fuerte y débil? Claro que, una respuesta de importancia es que, las teorías hacen predicciones que han sido repetidamente conformadas con precisos experimentos, con diversidad de científicos y lugares y que, siempre, en todos los casos, dieron el mismo resultado. Esto, por supuesto, es la base de la confianza esencial que los físicos tienen en esas teorías.

Claro que, se deja fuera algo esencial: Los físicos creen también que están en el camino correcto porque, de algún modo que no pueden explicar, tienen la convicción de que son correctas, y las ideas de simetría son esenciales para esa intuición. Se presiente que es correcto que ningún lugar del Universo es especial comparado con cualquier otro lugar del Universo, así que los físicos tienen la confianza de que la simetría de traslación debería estar entre las simetrías de las leyes de la Naturaleza. Se presiente que es correcto que ningún movimiento a velocidad constante es especial comparado con cualquier otro. De modo que los físicos tienen confianza en que la relatividad especial, al abrazar plenamente la simetría entre todos los observadores con velocidad constante, es una parte esencial de las leyes de la Naturaleza. De la misma manera, también presentimos que, la vida en el Universo es cosa corriente.

 El estudio que se lleva a cabo en múltiples Laboratorios repartidos por todo el mundo y que están centrados en la evolución molecular, microbiana, la extremofilia e incluso sobre la bioinformática y unidades de secuencia genómica, nos están llevando hacia nuevos conocimientos que confirman la evolución en el pasado.

En la nueva concepción de la evolución microbiana que simboliza el árbol, los organismos fotosintéticos aparecen relativamente tarde y se diversifican mucho después del origen de la vida y de la divergencia de los principales dominios de la biología. Si la materia orgánica de Warrawoona es producto de la fotosíntesis, hay que concluir que para entonces la evolución de la vida ya debía llevar en marcha un buen tiempo.

Todos estos descubrimientos nos llevan apensar que las observaciones geológicas indican que hace tres mil quinientos millones de años la atmósfera de la Tierra contenía nitrógeno, dióxido de carbono y vapor de agua, pero muy poco oxígeno libre. La mayoría de las inferencias acerca de ambientes antiguos se realizan a partir de pistas sutiles que nos proporcionan la geoquímica; la signatura sedimentaria del oxígeno, sin embargo, es muy llamativa: bandas de color rojo vivo en rocas con silex ricos en hermatita (Fe₂ O₃), un mineral de óxido de hierro.

Esta excavación al aire libre, en las Minas de Rio Tinto (Huelva-España) nos deja al descubierto los estratos en distintas capas a lo largo de miles de millones de años. El mineral de óxido de hierro está presente formando el llamado hierro en bandas (FHB)no se forman en los acéanos actuales. De hecho, salvo una importante excepción, no se acumulan desde hace 1.850 millones de años. Durante la primera mitad de la historia de la Tierra, en cambio, las FHB fueron un componente común en los sedimentos marinos..

La razón por la cual las FHB no se forman en la actualidad es que el hierro que llega a los océanos se encuentra de inmediato con el oxígeno y precipita en forma de óxido de hierro; en consecuencia, la concentración de hierro en el agua de mar de los océanos actuales es extraordinariamente baja. En los mares del eón Arcaico, las FHB de las sucesiones sedimentarias debieron formarse por reacción del hierro con el oxígeno, ayudadas quizá por bacterias. Alternativamente, es posible que el hierro fuese oxidado por la radiación ultravioleta ya que ésta, al no existir un escudo de ozono eficaz, penetraba hasta la superficie del océano. Todo esto nos lleva a saber que, en el pasaso, la atmósfera y los océanos contenían mucho menos oxígeno que en la actualidad.

Todavía los expertos de la NASA, se preguntan como pudieron hallar múltiples formas de vida en estas aguas de Rio Tinto, cargadas de elementos pesados con un PH imposible para la vida, y, sin embargo, ahí están. Ricamente instalados en un entorno extremo que nada le tiene que envidiar a cualquier paraje de Marte.

En la actualidad, nuestros conocimientos de la vida y ambientes arcaicos son a un tiempo frustrantes y emocionantes: frustrantes por las pocas certezas que tenemos y, sólo muchas hipótesis a partir de los datos dispersos que se van obteniendo, emocionante porque sabemos algo, por poco que esto pueda ser, es estimulante contar con un punto de partida que nos permita continuar en el estudio y la observación, seguir experimentando para que, algún día, sepamos a ciencia cierta, de donde pudo venir la vida.

Es verdad que las rocas más antiguas que podemos identificar nos indican la presencia de organismos complejos ¿qué clase de células vivían en aquellos tiempos aún más lejanos? En última instancia, ¡cuál será el verdadero origen de la vida?

Es importante para el observador fijarse atentamente cuando aparece una simetría

La regularidad de las formas de la Naturaleza se refleja incluso en la cultura humana, que desde siempre intenta inspirarse en el mundo natural para conformar su propio mundo. Existen hélices en las escaleras de palacios, castillos y minaretes y en las decoraciones de esculturas y columnas. Las espirales abundan en los vasos, en los bajorrelieves, en los cuadros,  en las esculturas en los collares egipcios, griegos, celtas, precoolombinos e hindúes e, incluso, en los tatuajes con los que los maoríes neozelandeses se decoran el rostro.

La búsqueda de la perfección geométrica y de las propiedades matemáticas pueden ser también una guía importante en el estudio científico del mundo. Paul Dirac, una de los padres de la moderna mecánica cuántica, solía decir que “si una teoría es bella desde el punto de vista matemático, muy probablemente es también verdadera”.

Había un burrito inteligente

soplando un fagot ardientemente,

“Pues parece”, se decía,

“que tras un millón de días

acertaré el tono amablemente”

Claro que, la probabilidad de que el burrito acierte el tono es difícil de evaluar si antes no se define lo que se entiende por tono. No podemos esperar que un chimpancé que estuviera goteando y dando brochazos de pintura en un lienzo llegara algún día a poder reproducir una réplica de la Mona Lisa. De la misma manera, nosotros los humanos si queremos saber sobre la Naturaleza, el Universo y la Vida, el único camino para lograrlo será el de la ciencia y no el de la especulación imaginativa y sin base que, la mayoría de las veces, nos llevará a fantásticos escenarios en los que, ninguna de las probabilidades verdaderas estarán presentes…, ¿o sí?

emilio silvera

[?]