Desde pequeño, los seres vivos despertaron en mí interés y admiración. Pasé mi infancia en el norte de California, donde a menudo jugaba en la naturaleza entre plantas y animales.
Mis amigos y yo observamos a las abejas mientras polinizaban las flores y las atrapaban en bolsas con cierre hermético para ver mejor sus ojos de obsidiana y sus cabellos dorados, y luego dejaban libres a los insectos para realizar sus actividades diarias.
A veces hice un arco y una flecha con el arbusto que crecía en nuestro sitio, usé la corteza de los mismos arbustos como cuerda de arco, y las hojas de ellos fueron al emplumado de las flechas. En los viajes a la playa con mi familia, aprendí rápidamente a encontrar cangrejos y artrópodos en sus rincones, observando las burbujas en la arena después de la marea de la siguiente ola. Y recuerdo vívidamente cómo en la escuela primaria fuimos de excursión a un bosque de eucaliptos en Santa Cruz, donde miles de mariposas Danaid migratorias se detuvieron para descansar. Se aferraban a las ramas de los árboles en grandes bultos marrones, parecidos a hojas secas. Y luego una mariposa comenzó a moverse, y resultó que la parte interior de sus alas era de color naranja intenso.
Estos momentos, así como muchas de las películas de David Attenborough, han reforzado mi fascinación por el mundo viviente del planeta. Mientras mi hermano menor estaba entusiasmado con el diseñador de K'Nex que se le presentó, construyendo minuciosamente montañas rusas o un ferrocarril, traté de entender cómo funciona nuestro gato. ¿Cómo ve el mundo? ¿Por qué ronronea? ¿De qué están hechos su pelaje, garras y bigote? Una vez pedí una enciclopedia sobre animales para Navidad. Después de haber arrancado el papel marrón de un libro enorme que pesaba aproximadamente la mitad de mí, me senté junto al árbol durante varias horas para leerlo. Así que no es de extrañar que acabé ganándome la vida escribiendo artículos sobre la naturaleza y la ciencia.
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Pero recientemente tuve una epifanía que me hizo dar una nueva mirada a por qué amo tanto a todos los seres vivos y pensar de una manera nueva sobre lo que es la vida. El caso es que todo el tiempo que la gente estudia la vida, todavía no puede darle una definición clara. Incluso hoy en día, los científicos no tienen una definición de vida convincente y universalmente aceptada. Pensando en este problema, recordé cómo mi hermano estaba jugando con entusiasmo al juego de construcción y sentí curiosidad por el gato.
¿Por qué nos parece que el constructor es inanimado, pero el gato está vivo? ¿No son al final tanto la primera como la segunda máquina? Por supuesto, un gato es un mecanismo mucho más complejo, capaz de hazañas asombrosas, que el diseñador nunca podrá repetir. Pero en el nivel más básico, ¿cuál es la diferencia entre una máquina inanimada y un organismo vivo? ¿Qué, las personas, los gatos, los cangrejos y otras criaturas pertenecen a una categoría, y los constructores, las computadoras, las estrellas y las piedras a otra? Mi conclusión: no. Además, decidí que la vida realmente no existe.
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Dejame explicar
Se emprendieron intentos formales de dar una definición precisa de la vida incluso en los días de los filósofos griegos antiguos. Aristóteles creía que, a diferencia de los inanimados, todos los seres vivos tienen un alma, y el alma es de tres tipos: en las plantas, en los animales y un alma racional, que está exclusivamente en los humanos. El anatomista griego Galeno sugirió un sistema similar, basado en órganos, de "espíritu de vida" en los pulmones, los sistemas circulatorio y nervioso. En el siglo XVII, el médico y químico alemán George Erns Stahl y otros estudiosos propusieron una teoría que más tarde se denominó vitalismo.
Los vitalistas argumentaron que "los organismos vivos son fundamentalmente diferentes de las entidades inanimadas, porque contienen algún elemento intangible y se rigen por principios diferentes a los de las cosas inanimadas", y también que las sustancias orgánicas (moléculas que contienen carbono e hidrógeno y se crean organismos vivos) no se pueden sintetizar a partir de inorgánicos (estas son moléculas donde no hay carbono, que aparece principalmente como resultado de procesos geológicos). Experimentos posteriores mostraron la total inconsistencia del vitalismo: las sustancias inorgánicas se pueden convertir en orgánicas tanto en condiciones de laboratorio como fuera de las paredes de los laboratorios.
En lugar de inculcar en los organismos "alguna fuerza intangible", otros científicos han tratado de derivar un cierto conjunto de características físicas que diferencian a los vivos de los no vivos. Hoy en día, debido a la falta de una definición concisa de la vida en los libros de Campbell y otros libros de texto de biología ampliamente utilizados, existe una lista extensa de características definitorias, por ejemplo: orden (el hecho de que muchos organismos constan de una célula con diferentes divisiones y orgánulos, o grupos de células ordenadas), crecimiento y desarrollo (cambio de tamaño y forma de manera predecible), homeostasis (estabilidad de la composición del ambiente interno, que difiere del externo, así como el equilibrio de funciones biofisiológicas, por ejemplo, regulación del grado de acidez y concentración de sal), metabolismo (gasto energético para el crecimiento y para ralentizar el envejecimiento),reacción a estímulos (cambio de comportamiento en respuesta a la luz, temperatura, productos químicos y otros componentes del medio ambiente), reproducción (reproducción vegetativa o apareamiento para producir nuevos organismos con la transferencia de información genética de una generación a otra) y evolución (cambio en el tiempo de la genética características de la población).
La lógica de tales listas se puede refutar muy fácilmente. Nadie ha logrado compilar tal conjunto de propiedades físicas en las que todos los seres vivos se combinan y todo lo que llamamos inanimado queda excluido. Siempre hay excepciones. Entonces, la mayoría de la gente no considera que los cristales estén vivos, pero están altamente organizados y crecen. El fuego también consume energía y aumenta. Y viceversa, las bacterias, los tardígrados e incluso algunos crustáceos pueden hibernar durante mucho tiempo, y durante este tiempo no crecen, no metabolizan, no cambian en absoluto, aunque tampoco se les puede llamar muertos.
¿En qué categoría podemos clasificar una hoja que se ha caído de un árbol? La mayoría de la gente estaría de acuerdo en que una hoja adherida a un árbol está viva. Sus numerosas células trabajan incansablemente para convertir la luz solar, el dióxido de carbono y el agua en nutrientes, entre otras cosas. Cuando una hoja se desprende de un árbol, sus células no cesan inmediatamente su actividad. ¿Muere cuando cae al suelo, cuando toca el suelo o cuando mueren todas sus células? Si arrancas una hoja de un árbol y la colocas en un medio nutritivo en el laboratorio, donde las células de la hoja están llenas y felices, ¿es esto vida?
Casi todas las características propuestas de la vida caen en esta situación. Respuesta al medio ambiente: esta propiedad pertenece no solo a los organismos vivos. Hemos inventado innumerables máquinas que hacen lo mismo. E incluso la reproducción no es una característica definitoria de la vida. En muchos casos, un animal individual no puede reproducirse por sí solo.
Resulta que dos gatos están vivos, porque juntos pueden dar a luz a nuevos gatos, y uno no, ya que no puede reproducirse por sí solo y transmitir sus genes. Recuerde también la inmortal medusa turritopsis nutricula, que puede regresar sin cesar de la etapa "adulta" de la medusa a la etapa "infantil" del pólipo. No reproduce descendencia, no se reproduce vegetativamente y ni siquiera envejece de la manera tradicional; sin embargo, la mayoría de la gente estaría de acuerdo en que esta medusa está viva.
¿Y la evolución? La capacidad de almacenar información en moléculas de ADN y ARN, transmitir esta información a la descendencia y adaptarse a las condiciones ambientales cambiantes al cambiar la información genética; por supuesto, estos talentos no solo los poseen los seres vivos. Muchos biólogos se han centrado en la evolución como una característica clave y distintiva de la vida.
A principios de la década de 1990, Gerald Joyce del Instituto de Investigación Scripps era parte de un grupo asesor de John Rummel, quien en ese momento era director del programa de biología extraterrestre de la NASA. Durante las discusiones sobre las mejores formas de encontrar la vida en otros mundos, Joyce y sus colegas crearon una definición práctica de la vida muy popular en la actualidad: un sistema independiente capaz de la evolución darwiniana. La definición es clara, concisa y completa. Pero, ¿funciona en la práctica?
Veamos cómo se aplica esta definición a los virus, que sobre todo complican la búsqueda de una definición de vida. Los virus son, de hecho, hebras de ADN o ARN empaquetados en una capa de proteína. No tienen células, ni metabolismo, pero tienen genes y pueden desarrollarse. Sin embargo, como explica Joyce, para convertirse en un "sistema autónomo", un organismo debe contener toda la información que necesita para reproducir la evolución darwiniana. Afirma que debido a esta condición, los virus no se ajustan a la definición de trabajo. Después de todo, el virus debe invadir la célula y capturarla para poder reproducirse. "El genoma viral solo se desarrolla dentro de la célula huésped", dijo Joyce en una entrevista reciente.
Tardígrado
Pero cuando lo piensas, la definición de trabajo de la NASA no es mejor para capturar la ambigüedad de un virus que cualquier otra definición propuesta. El gusano parásito que vive en el intestino humano, que muchos consideran una forma de vida repugnante pero bastante real, tiene toda la información genética necesaria para la reproducción. Pero el parásito no puede reproducirse de ninguna manera sin células y moléculas en el intestino humano, del cual roba la energía necesaria para sobrevivir. De la misma forma, un virus tiene toda la información genética que necesita para reproducirse, pero carece de la maquinaria celular necesaria. La afirmación de que la situación con el gusano parásito es radicalmente diferente de la situación con el virus es un argumento bastante débil.
Tanto el gusano como el virus se multiplican y se desarrollan solo dentro de su "anfitrión". De hecho, el virus se replica de manera mucho más eficiente que el gusano. El virus se pone manos a la obra de inmediato y solo necesita unas pocas proteínas dentro del núcleo celular para comenzar a multiplicarse a gran escala. Y el parásito necesita un órgano completo de otro animal para reproducirse, y el gusano sólo logrará el éxito si es capaz de sobrevivir hasta que crezca y ponga huevos. Entonces, si usamos la definición de trabajo de la NASA para excluir los virus de los vivos, también tenemos que excluir a todos los demás parásitos más grandes, incluidos gusanos, hongos y plantas.
Definir la vida como un sistema independiente capaz de evolución darwiniana también nos obliga a admitir que algunos programas de computadora también están vivos. Por ejemplo, los algoritmos genéticos imitan la selección natural para encontrar la solución óptima a un problema. Estos mapas de bits codifican rasgos y propiedades, evolucionan, compiten entre sí por la reproducción e incluso intercambian información. Asimismo, las plataformas de software como Avida crean "organismos digitales" hechos de bits digitales que mutan de la misma manera que muta el ADN. En otras palabras, también evolucionan. "Avida no es una simulación de la evolución, es un ejemplo de ella", dijo Robert Pennock de la Universidad Estatal de Michigan a Carl Zimmer en su programa Discover. - Hay un proceso de selección natural. Allí están presentes todos los componentes del proceso darwiniano. Estas cosas se reproducen, mutan, compiten entre sí. Si esto es lo principal en la definición de la vida, entonces estas cosas también deben tenerse en cuenta ".
Diría que el propio laboratorio de Joyce asestó un golpe devastador a la definición funcional de la vida de la NASA. Él, junto con muchos otros científicos, da preferencia a la teoría del origen de la vida llamada "Mundo del ARN". Toda la vida en nuestro planeta depende del ADN y el ARN. En los organismos vivos modernos, el ADN almacena la información necesaria para crear proteínas y mecanismos moleculares que trabajan juntos para formar una célula quisquillosa. Al principio, los científicos pensaron que solo las proteínas, las enzimas, podían actuar como catalizadores de la reacción química necesaria para construir la estructura celular.
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Pero en la década de 1980, Tomas Cech y Sidney Altman descubrieron que, al interactuar con diferentes enzimas proteicas, muchos tipos de enzimas de ARN, o ribozimas, leen la información codificada en el ADN y construyen diferentes partes de la célula paso a paso. La hipótesis del mundo del ARN establece que los primeros organismos de nuestro planeta realizaron todas estas tareas de almacenamiento y uso de información genética exclusivamente con la ayuda del ARN y sin la ayuda del ADN y todo un conjunto de enzimas proteicas.
¿Cómo pudo pasar esto? Así es como. Hace unos cuatro mil millones de años, los nucleótidos libres de la sopa primordial de la tierra, que son los componentes básicos del ARN y el ADN, se combinaron en cadenas cada vez más largas y con el tiempo produjeron ribozimas que eran lo suficientemente grandes y complejas como para crear nuevas copias de sí mismos. Por lo tanto, tenían muchas más probabilidades de sobrevivir que aquellos que no podían reproducir ARN. Estas primeras enzimas envolvieron membranas de autoensamblaje, formando las células iniciales. Las ribozimas no solo crearon más ARN, sino que también podrían unir nucleótidos en cadenas de ADN. Los nucleótidos también podrían formar ADN de forma espontánea.
De todos modos, el ADN ha reemplazado al ARN como la principal molécula para almacenar información, porque es más estable. Y las proteínas han comenzado a desempeñar el papel de catalizadores, ya que son muy diversas y fácilmente adaptables. Sin embargo, las células de los organismos modernos todavía contienen restos del mundo de ARN original. Por lo tanto, los ribosomas, que son un conjunto de ARN y proteínas que sintetizan proteínas a partir de aminoácidos, son ribozimas. También hay un grupo de virus que utilizan ARN como principal material genético.
Para probar la hipótesis del mundo del ARN, Joyce y otros han intentado crear los tipos de ribozimas autorreplicantes que podrían haber existido alguna vez en la sopa primordial de la Tierra. A mediados de la década de 2000, Joyce y Tracey Lincoln crearon billones de secuencias de ARN aleatorias y no relacionadas en el laboratorio, similares a los primeros ARN que podían competir entre sí hace miles de millones de años.
Además, crearon secuencias aisladas que mostraron accidentalmente la capacidad de conectar otras dos piezas de ARN. Al oponer dichas secuencias entre sí, este par eventualmente produjo dos ribozimas que podrían reproducirse entre sí indefinidamente, siempre que recibieran suficientes nucleótidos. Estas moléculas de ARN desnudas son capaces no solo de reproducirse, también pueden mutar y evolucionar. Las ribozimas, por ejemplo, han alterado pequeños segmentos de su código genético para adaptarse a las condiciones ambientales cambiantes.
“Se ajustan a la definición laboral de la vida”, dice Joyce. "Es una evolución darwiniana independiente". Sin embargo, no puede decir con certeza si las ribozimas están vivas. Para no convertirse en el Doctor Frankenstein, Joyce quiere ver cómo su creación adquiere propiedades completamente nuevas, y no solo modifica lo que ya sabe hacer. "Creo que el eslabón perdido aquí es que las ribozimas tienen que ser inventivas, tienen que crear nuevas soluciones", dice.
Pero me parece que Joyce no está haciendo justicia a las ribozimas. La evolución es un cambio genético que ocurre con el tiempo. Para ver la evolución en acción, no es necesario esperar a que los cerdos desarrollen sus alas y que el ARN se una a las letras del alfabeto. El color de ojos azules, que apareció hace 6.000-10.000 años, es solo otro tipo de pigmento del iris. Este es el mismo ejemplo fundamentado de evolución que los primeros dinosaurios emplumados. Si definimos la vida como "un sistema independiente capaz de la evolución darwiniana", entonces no veo ninguna razón de peso para privar al título de vida de las ribozimas o virus autorreplicantes. Pero tampoco veo ninguna razón para un rechazo total de esta definición funcional y todas las demás definiciones de la vida.
¿Por qué es tan difícil definir la vida? ¿Por qué los científicos y pensadores durante siglos no han podido encontrar una propiedad física específica o un conjunto de propiedades que puedan distinguir claramente lo vivo de lo no vivo? Porque no existen tales propiedades. La vida es un concepto que nos hemos inventado. En su nivel más básico, toda la materia existente es un conjunto organizado de átomos y sus partículas constituyentes. Este es un conjunto increíblemente complejo que contiene elementos como el átomo de hidrógeno elemental y el cerebro más complejo.
Tratando de definir la vida, trazamos arbitrariamente una línea en este conjunto complejo y declaramos: todo lo que está arriba está vivo y todo lo que está debajo no. De hecho, esta distinción existe solo en nuestro cerebro. No existe un umbral más allá del cual un grupo de átomos reviva repentinamente, no hay una distinción clara entre vivos y no vivos, no hay una chispa de Frankenstein proverbial. No podemos dar una definición de vida, porque no hay nada que definir aquí.
Nerviosamente le expliqué estas ideas a Joyce por teléfono, esperando que se riera y las llamara absurdas. Después de todo, fue él quien ayudó a la NASA a desarrollar la definición de vida. Pero Joyce llamó al argumento "ideal" de que la vida es solo un concepto o una idea. Está de acuerdo en que definir la vida es, en cierto sentido, una idea vacía. La definición de trabajo existe simplemente por conveniencia lingüística. "Estábamos tratando de ayudar a la NASA a encontrar vida extraterrestre", dice. "No podríamos usar la palabra 'vida' en cada párrafo sin definirla".
Carol Cleland, filósofa de la Universidad de Colorado en Boulder, que ha pasado muchos años investigando intentos para describir la vida, también considera incorrecto intentar definirla con precisión. Pero todavía no está preparada para negar la vida en su realidad física. “Llegar a la conclusión de que no existe una verdadera naturaleza de la vida es tan prematuro como definirla”, dice. "Me parece que la mejor opción en tales condiciones es considerar los criterios finales de la vida como hipotéticos y especulativos".
Lo que realmente necesitamos, escribe Cleland, es "una teoría general de la vida suficientemente fundamentada y adecuada". Hace comparaciones con químicos del siglo XVI. Antes de que los científicos se dieran cuenta de que el aire, la suciedad, los ácidos y todos los productos químicos están compuestos de moléculas, no podían definir el agua. Podían enumerar sus propiedades: húmedo, transparente, insípido, se congela, puede disolver muchas otras sustancias, pero no pudieron caracterizarlo con precisión hasta que los investigadores descubrieron que el agua es dos átomos de hidrógeno junto con un átomo de oxígeno.
Salada, sucia, teñida, líquida, congelada: el agua siempre es H2O. Puede contener otros elementos como impureza, pero los tres átomos que componen lo que llamamos agua siempre están presentes en él. El ácido nítrico puede parecerse al agua, pero no es agua, porque las dos sustancias tienen estructuras moleculares diferentes. Se requerirá un tamaño de muestra mucho mayor para crear una teoría de la vida que se ajuste a la teoría molecular, dice Cleland. Afirma que hasta ahora solo tenemos un ejemplo de lo que es la vida: esta es la vida terrenal, que se basa en el ADN y el ARN. ¿Cómo se puede crear una teoría sobre los mamíferos observando solo cebras? Aquí es donde nos encontramos en nuestros intentos de definir qué hace que la vida sea vida, concluye Cleland.
Grupo de bacteriófagos, virus que han evolucionado.
No estoy de acuerdo con ella. Por supuesto, el descubrimiento de muestras de vida extraterrestre en otros planetas ampliará nuestra comprensión de cómo funciona lo que llamamos organismos vivos y, sobre todo, cómo evolucionaron. Pero es poco probable que tales hallazgos nos ayuden a desarrollar una nueva teoría revolucionaria de la vida. Los químicos del siglo XVI no podían decir en qué se diferenciaba el agua de otras sustancias, porque no comprendían su naturaleza fundamental: no sabían que toda sustancia está formada por un conjunto específico y ordenado de moléculas. Y los científicos modernos saben exactamente de qué están hechas las criaturas de nuestro planeta: células, proteínas, ADN y ARN.
La diferencia entre las moléculas de agua, suelo y plata de gatos, humanos y otros seres vivos no es la "vida", sino el nivel de complejidad. Los científicos ya tienen suficiente conocimiento para explicar por qué los llamados organismos pueden hacer lo que la mayoría de los no vivos no pueden hacer. Pueden decir cómo las bacterias hacen nuevas copias de sí mismas, cómo se adaptan rápidamente a su entorno y por qué las piedras no pueden. Pero al mismo tiempo no pueden decir que lo vivo es esto y aquello, y lo inanimado es aquello y que esta pareja nunca se unirá.
Al reconocer la vida como un concepto y una idea, de ninguna manera la privamos de su magnificencia inherente. No se trata de la ausencia de diferencias materiales entre los vivos y los no vivos. Lo más probable es que nunca encontremos una línea divisoria clara entre ellos, ya que el concepto de vida y no vida como ciertas categorías es solo un concepto, no una realidad. Todo lo que me fascinaba de la vida salvaje en la infancia es igualmente sorprendente ahora, incluso con mi nueva comprensión de la vida. Creo que esas cosas que llamamos vivir, de hecho, unen no solo algunas de sus propiedades inherentes; más bien, están unidos por nuestra comprensión de ellos, nuestro amor por ellos y, francamente, nuestra arrogancia y narcisismo.
En primer lugar, anunciamos que todo en la Tierra se puede dividir en dos grupos: vivos y no vivos, y no es ningún secreto qué grupo consideramos el más alto. Además, no solo nos ubicamos en el primer grupo, sino que insistimos en que todas las demás formas de vida de nuestro planeta deberían ser juzgadas en relación con nosotros. Cuanto más se parece a nosotros esta forma, cuanto más se mueve, habla, siente, piensa, más viva la consideramos. Pero al mismo tiempo, un conjunto específico de propiedades y características que hacen de una persona una persona está lejos de ser la única forma (y está lejos de ser la más exitosa en términos de evolución) de describir un ser vivo.
En verdad, lo que llamamos vida es imposible sin y es inseparable de lo que consideramos inanimado. Si de alguna manera pudiéramos echar un vistazo a la esencia fundamental de nuestro planeta, comprender su estructura en todos los niveles al mismo tiempo, desde microscópicos a macroscópicos, veríamos el mundo como una innumerable cantidad de granos de arena, como una gigantesca esfera temblorosa de átomos. Una persona puede construir castillos en la playa a partir de miles de granos de arena casi idénticos, hacer medusas y todo lo demás que solo pueda imaginar.
Del mismo modo, los innumerables átomos que componen todo en nuestro planeta se reúnen, se desintegran y crean continuamente un caleidoscopio de materia en constante cambio. Varias de estas partículas se convierten en montañas, océanos y nubes; otros producen árboles, peces y pájaros. Algunos conjuntos permanecen relativamente inmóviles e inertes; otros cambian a una velocidad inimaginable y desconciertan la complejidad de sus construcciones. Algo hace que el constructor de K'Nex y algo gato.
Publicación original: Why Life Does Really Exist
