¿Qués es la vida? Química

Un Premio Nobel en Medicina, habiendo escrito un libro de gran interés, cuando comentaba sobre el mismo, en algún pasaje decía:

“Al escribir este libro he ido mucho más allá de los limites de mi propia competencia. Incluso el mayor de los eruditos, que yo desde luego no soy, no podría abarcar de manera bien informada un territorio tan vasto. Pero merece la pena intentarlo, y no se puede dejar la tentativa simplemente a filósofos, historiadores, divulgadores de la ciencia u otros “generalistas” que no tienen experiencia científica. Ni tampoco ha de dejarse a los que poseeen esta experiencia, como los físicos y los cosmólogos, que son los que con más frecuencia tienden a adentrarse en consideraciones más generales, pero que pueden estar poco versados en las ciencias de la vida.”

Si nos preguntan ¿qué es la vida?, por regla general la respuesta no plantea ningún problema. La vida, solemos contestar, es “materia animada” (ánima, alma, o espíritu vital), es decir, lo que en realidad no comprendíamos acerca de la vida. Algunos hablaban de “élan vital”, un ímpetu vital, o, como decía Laconte: “télefinalisme” para designar lo que él consideraba como la capacidad innata de los organismos vivos para actuar con un propósito determinado, en oposición a la segunda ley de la termodinámica.

En la actualidad el vitalismo tiene pocos adeptos, y los ha ido perdiendo a medida que las notables propiedades de los seres vivos se han ido explicando cada vez más en los términos de la Física y la Química.

A su vez, intentos por definir la vida apelan cada día más a estas disciplinas. En 1944, el físico austríacoErwin Schrödinger, quien gozaba de fama mundial por el desarrollo de la mecánica ondulatoria haciendo una importante aportación con su función de onda (ψ), se planteó la cuestión en un librito titulado What is life?, que en su época tuvo mucha influencia. Destacó con perspicacia dos propiedades que son particularmente características de los seres vivos:

1) Su capacidad de crear orden a partir del desorden al explotar fuentes externas de energía y alimentarse de lo que él llamaba “entropía negativa”.

2) Su capacidad de transmitir su programa específico de generación en generación, propiedad que Schrödinger, que no sabía nada de DNA, atribuía a un “cristal aperiódico”.

Ya más recientemente, evolucionistas tales como el inglés Richard Dawkins, han destacado el paradigma del “gen egoista”, una imagen poderosa que pretende ilustrar la idea de que los genes son el objetivo último de la selección natural. Los teóricos como Stuart Kauffman, asociado desde hace tiempo al famoso Instituto de Santa Fe, donde los ordenadores crean la llamada vida artificial, insisten en la “autoorganización” como una propiedad fundamental de la vida.

La vida es lo que es común a todos los seres vivos

Esta respuesta no es una tautología (repetición de un mismo pensamiento expresado de distintas maneras, pero que son equivalentes: “yo soy yo, y nadie más”.), porque permite excluir muchos atributos de la definición de la vida. No es necesario tener hojas verdes, o alas, brazos o piernas, o un cerebro, para estar vivo. Ni siquiera es necesario estar formado por muchas células. Enormes cantidades de seres vivos constan de una sola célula.

La célula es el elemento de menor tamaño que puede considerarse vivo. De este modo, puede clasificarse a los organismos vivos según el número de células que posean: si sólo tienen una, se les denomina unicelulares (como pueden ser los protozoos o las bacterias, organismos microscópicos); si poseen más, se les llama pluricelulares. En estos últimos el número de células es variable: de unos pocos cientos, como en algunos nematodos, a cientos de billones como en el caso del ser humano.

Los más sencillos de ellos, a saber, las bacterias, carecen de núcleo central y de la mayoría de las demás estructuras que pueden verse dentro de las células de organismos más evolucionados; de modo que estas características celulares no son tampoco requisitos para la vida. Lo que queda es lo que los seres humanos tenemos en común con los colibacilos de nuestro tubo digestivo. Todavía es mucho.

Nosotros y los colibacilos, junto con todos los demás seres vivos, estamos formados por células constituidas por las mismas sustancias. Fabricamos nuestros constituyentes mediante los mismos mecanismos. Dependemos de los mismos procesos para extraer energía del ambiente y para convertirla en trabajo útil. Y lo que es más revelador, utilizamos el mismo lenguaje genético, obedecemos el mismo código. Hay diferencias, desde luego. De otro modo seríamos todos idénticos. Pero el programa básico es el mismo. Sólo hay una vida. En realidad, todos los seres vivos conocidos descienden de una única forma ancestral. Nosotros y los colibacilos somos primos lejanos; muy kejanos, pero indudablemente emparentados.

Hace 50 años, estas ideas eran todavía vagas y estaban apoyadas por muy pocas pruebas. En la actualidad, por el contrario, no sería exagerado afirmar que “casi” conocemos el secreto de la vida. En sólo medio siglo, la Humanidad ha efectuado el mayor salto en conocimiento de toda su historia. Esta revelación nos ha llegado gracias a los avances de la biología celular, la bioquímica y la biología molecular.

Todos los seres vivos están constituidos por células. ¿Cómo se originaron las primeras células a partir de materiales que no estaban organizados como células? ¿Cómo a su vez, dieron lugar las células a toda la gama de seres vivos que pueblan la Tierra hay en día? Y, lo más llamativo de toda la historia de la vida en nuestro planeta es que, el 99 por ciento de todas las especies que existieron sobre la Tierra, han desaparecido.

Los protobiontes fueron los precursores evolutivos de las primeras células procariotas. Los protobiontes se originaron por la convergencia y conjugación de microesferas de proteínas, carbohidratos, lípidos y otras substancias orgánicas encerradas por membranas lipídicas. El agua fue el factor más significativo para la configuración del endoplasma de los protobiontes.

Las microesferas se agruparon dentro de envolturas membranosas para armar organelos dedicados a funciones especializadas. Por ejemplo, las microesferas de enzimas incluidas dentro de una membrana formaron lisosomas.

Gradualmente, varios sectores de la membrana externa se invaginaron hacia el endoplasma, formando el retículo endoplasmático, el aparato de Golgi, lisosomas, peroxisomas, vacuolas, y otras estructuras membranosas, integrando a los primeros protobiontes. Los protobiontes carecían de una membrana nuclear (envoltura nuclear).

Las mitocondrias y los cloroplastos eran protobiontes especializados para obtener energía del ambiente.

Las mitocondrias eran protobiontes membranosos heterótrofos (con su propio ADN) que obtenían su energía de las moléculas orgánicas disueltas en grandes cantidades en su medio ambiente inmediato (quimiosmóticos). Algunas mitocondrias eran engullidas por otros protobiontes más complejos. Generalmente, las mitocondrias más tempranas eran usadas como alimento para otros protobiontes, pero algunas de ellas no eran procesadas como alimento, sino que persistían como simbiontes dentro de los protobiontes más complejos. Progresivamente, la relación funcional fue más esencial tanto para las mitocondrias como para los protobiontes, hasta que no pudieron prescindir unos de otros. Ésta es la teoría acerca del origen de los primeros heterótrofos protocariotas (por ejemplo, Archaea y Bacterias no autotróficas).

La misma cosa aconteció con los cloroplastos, los cuales eran protobiontes quimioautótrofos. Los organismos quimioautótrofos eran capaces de obtener energía desde las substancias orgánicas de su ambiente (quimiosmóticos) así como también de transformar la energía lumínica en alimentos mediante la acción de la clorofila (autótrofos). Algunos protobiontes obtenían cloroplastos incorporándolos a su endoplasma como alimento. Pero por medio de algún mecanismo de auto-defensa, los cloroplastos persistieron en el endoplasma de los protobiontes más complejos. Al igual que las mitocondrias, los cloroplastos llegaron a ser una parte esencial de los protobiontes, dentro de los cuales ellos se mantenían como quimiosimbiontes. Tales protobiontes no pudieron subsistir sin los cloroplastos, y los cloroplastos no pudieron persistir fuera de sus anfitriones. Así se originaron las primeros autótrofos unicelulares (por ejemplo, las cianobacterias y las bacterias del azufre).

A los primeros seres vivientes se les denomina arqueobiontes o progenotas.

Desde finales del último siglo muchos biólogos han estado considerando que el ácido ribonucleico (ARN) fue el primer ácido nucleico en los protobiontes en lugar del ADN porque cuando el clima era demasiado cálido, las enzimas para la síntesis del ADN no podían trabajar apropiadamente y el ADN es inestable a temperaturas muy altas. Se piensa que la Tierra era extremadamente caliente cuando se integraron los protobiontes espontáneamente. Los biólogos que piensan que el ARN fue el ácido nucleico de los protobiontes tempranos asumen que cuando las condiciones del entorno se tornaron más propicias las moléculas de ARN pudieron construir moléculas de ADN. Ellos piensan que el ácido ribonucleico era competente para producir proteínas autocatalíticas y no autocatalíticas y que algunas proteínas autocatalíticas ayudarían a la autosíntesis de moléculas de ARN. Sin embargo, con el conocimiento actual acerca de las propiedades fisicoquímicas de los ácidos nucleicos, pensamos que la hipótesis de la síntesis espontánea del ADN y/o ARN es poco realista, no sólo en la composición de los protobiontes tempranos, sino en el surtido completo de compuestos orgánicos sintetizados espontáneamente en la Tierra. La evidencia sugiere que todo dependió de la síntesis de proteínas autocatalíticas, que se reproducían como actualmente lo hacen los priones, sin la intervención de ácidos nucleicos.

ESQUEMA DE LA EVOLUCIÓN DE LOS ARQUEOBIONTES

Los protobiontes se cree que serían así:Th

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Así que, estas son las dos cuestiones centrales que plantean la historia de la vida. A ellas debe añadirse un problema adicional, de complejidad realmente intimidatoria para nuestra mente y actual nivel de entendimiento: ¿de qué manera una célula huevo fecunda produce, multiplicándose, un organismo armoniosamente desarrollado que se parece muchísimo a los donantes de las células germinales de las que surgió aquella célula huevo? Sobre esto, todavía sólo existen respuestas fragmentarias que la ciencia en los últimos cincuenta años ha podido proporcionar acerca de estas preguntas fundamentales que plantean el problema de la existencia de nuestra presencia aquí en la Tierra.

• Las células procariotas son estructuralmente compuestas. Conformaron a los primeros organismos del tipo pluricelular. La célula no tenía orgánulos –a excepción de ribosomas- ni estructuras especializadas. Como no poseen mitocondrias, los procariotas obtienen energía del medio mediante reacciones de glucólisis en los mesosomas o en el citosol. Sus mayores representantes son las bacterias.

• Las células eucariotas son más complejas que las procariotas. Surgieron de las células procariontes. Tienen mayor tamaño y su organización es más compleja, con presencia de orgánulos, lo que permite la especialización de funciones.. A este grupo pertenecen protozoos, hongos, plantas y animales.

Las células son glóbulos microscópicos, de dimensiones del orden de las milésimas de milímetro. El cuerpo humano contiene billones (millones de millones) de células, De consitencia gelatinosa, las células tienen una forma que varían según las limitaciones internas y externas a las que se hallan sometidas. En ausencia de dichas limitaciones, tienden a doptar la foma esférica, como casi todo en el universo: estrellas, mundos, galaxias.

Mucho es lo que podríamos seguir hablando aquí de las células y de sus muchas y variadas caracterísiticas, sin embargo, tenemos que decir algo sobre el hecho de que, los seres vivos, son fábricas químicas. Producir vida es de lo que trata la vida. Lo que se hace de esta manera tiene una notable semejanza con lo que existe, llevando a muchos de los que han reflexionado sobre el fenómeno a insistir en que la característica fundamental de la vida es la capacidad de seguir un programa de acción detallado. Pero los planes generales y los planews de acción inutiles sin constructores. Y la vida está construida por mecanismos químicos.

Por primera vez, un equipo de científicos ha logrado detectar y documentar todo el ciclo de la erupción de un volcán submarino, el Axial Seamount, a unos 400 kilómetros de la costa de Oregón, que ya había sido pronosticada desde hace cinco años y que, también por vez primera, ha cumplido con las fechas previstas. Se han detectado mecanismos químicos que nos llevan directamente a la evolución de la vida.

No puede haber un intento serio de comprender la vida sin el lenguaje de la química. Ello es más cierto todavía porque la información biológica depende de la Química. Por desgracia, pocos de nosotros estamos familiarizados siquiera con los elementos básicos de la química, a la que algunos nos hemos podido acercar de puntillas para conocerla sólo en la superficie y no tan profundamente como sería deseable para comprender, ya que, la Química, hoy en día, no sólo para la vida, sino que también está presente en las industrias químicas de nuestra civilización tecnológica, en las Nebulosas del espacio interestelar, en las estrellas, en las galaxias y, en el Universo entero. Sin la Química, amigos míos…¡Sería imposible la Vida!

 Si pensamos que a partir de esas células surgidas de la materia “inerte” gracias a una serie de procesos complejos, hemos podido llegar a constituirnos en seres que piensan y son conscientes de SER, no podemos más que maravillarnos de tan increible transformación que se hizo posioble en un Universo dinámico que, con unas leyes determinadas permitieron que así pudiera ocurrir.

El tema, apasionante, requeriría continuar y sería imprescindible hablar de materia y de energía, ambos factores necesarios para que la vida esté presente en este planeta nuestro que, siendo insignificante en el contexto de la Galaxia y mucho más en el del Universo, es, sin embargo, de una importancia sin precedentes para poder evaluar lo que la vida es. De momento, y que sepamos, ninguna clase de vida ha podido ser localizada fuera de este Eco-Sistema que llamamos Tierra.

Claro que, la lógica nos dice que, la vida, debe estar presente por un sin fin de remotos mundos que no hemos podido alcanzar (aún), y de los que tenenos imágenes y noticias gracias a nuestros ingenios espaciales. Sus lejanias en regiones remotas del espacio exterior, los hace inaccesibles para nosotros y, en algunos de ellos, pensamos, podría haber vida como la nuestra, o, parecida, o, extrañamente diferente. ¿Quién puede saberlo?

Nuestros sueños de visitar mundos remotos, y, en ellos, encontrar otras clases de vida, otras inteligencias, es un sueño largamente acariaciado por nuestras mentes que, se resisten a estar sólas en un vasto Universo que, poseyendo miles de millones de mundos, también debe estar abarrotado de una diversidad de clases de vida que, al igual que ocurre aquí en la Tierra, pudieran (algunas de ellas) estar haciéndose la misma pregunta: ¿Estaremos sólos en tan inmenso Universo.

 No, no creo que estemos solos. La vida, debe ser un principio ineludible del Universo, es decir, un Universo sin vida, ¿para qué? ¡Qué desperdicio de espacio y de mundos! Nadie podrá observar las maravillas que contiene y, precisamente por ello, surgieron los observadores que, como nosotros mismos, tratan de saber. Debe existir una forma ancestral de la que descienden todos los seres vivos conocidos y desconocidos del Universo.

Claro que, dar una respuesta convincente y cinetífica a esta pregunta, nos resulta imposible, sólo podemos confiar en nuestra intuición que nos dice: ¡No estais sólos! ¡Todos somos uno! ¡La esencia de la vida son los pensamientos! ¡La vida surge en todas partes por igual y de la misma manera! ¡Todos somos UNO!

emilio silvera

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