La búsqueda de vida en diferentes lunas del sistema solar, que poseen océanos de agua (Enceladus, Europa), así como en otros sistemas solares de la Galaxia, en exo-planetas de otras estrellas, ha reavivado una pregunta muy antigua de los seres humanos. ¿Qué es la vida y cómo surge y se desarrolla? Si buscamos vida en otros mundos, cómo la podemos definir, no es tan sencillo. Lo cierto es que la vida en otros mundos puede ser tan alienígena que no sepamos reconocerla. No tenemos garantía de que una biología alienígena utilizara la misma química que se observa en La Tierra, con esa construcción de bloques tales como el ADN y las proteínas para formar células (unidades de vida), que a su vez se unen para formar complejos bloques orgánicos. Los científicos pueden señalar esas formas de vida en otros mundos, aún sin conocer como han sido el resultado del trabajo de la biología a lo largo del tiempo. Todo ello nos lleva a considerar que cualquier forma de vida ha de tener una importante complejidad de la unión de sus moléculas, como bloques constructores de organismos vivos. Se ha intentado crear en el laboratorio condiciones favorables para el inicio de vida, juntando proteínas en un medio adecuado y aunque se pueden formar polipéptidos de múltiples proteínas, estas son uniones que carecen de función y de capacidad de replicarse, justo lo que la vida proporciona. Las moléculas complejas que nos conforman no pueden surgir por sí mismas al azar para crear existencia. Los buscadores de vida en exo-planetas simplemente asumen que las formas de vida alienígenas producirán moléculas de una complejidad química similar a la que observamos en La Tierra. La esperanza existe, pero una expectativa más modesta sería distinguir la vida de la no vida y a la vez pensar sobre la complejidad de la construcción de seres vivos como una nueva forma de enfoque. Estar vivo es muy complicado y es solo el producto de una larga historia.
En este sentido, comienza a tener fuerza la denominada “Teoría del ensamblaje” pues entra de lleno en la principal cuestión: ¿cómo son construidas las cosas complejas, cómo surgen y cómo evolucionan? El origen de la vida está muy relacionado con la fabricación de moléculas complejas que son capaces de acciones biológicas. Puede haber unas condiciones idóneas para que eso comience, pero la verdadera construcción de los seres es descubierta a través de fuerzas biológicas que hacen frente a la creación de órganos y sistemas que mantienen vivo al nuevo ser. Con el paso de los tiempos los nuevos seres se van desarrollando en una adaptación al medio y en un perfeccionamiento de los órganos y sistemas que les sustentan. Esa fuerza biológica constructora va superando los obstáculos que se le presentan, empleando diferentes tipos de intentos y, cuando da con la tecla de un problema, ya la aplica a todas las especies vivas. Por eso es tan parecido el genoma de la mosca Drosophila y el del ser humano, los genes esenciales de ambos los adquirimos juntos hace millones de años, perdurando desde entonces.
Pero volvamos al principio. En esta teoría es fundamental definir y cuantificar la complejidad de ensamblar. Los objetos complejos surgen tras combinar muchos objetos simples. La teoría pretende medir la complejidad de un objeto al tener en consideración cómo fue hecho. Toda estructura ha de ser construida sobre la memoria del pasado. La información surge con el tiempo, pero esto es difícil de predecir porque hay también un orden temporal en la aparición de los objetos diversos que van surgiendo y concatenándose. Suponemos que diferentes tipos de moléculas necesariamente precedieron a la construcción del ADN y las proteínas con acciones específicas. La teoría calcula el mínimo número de pasos que un objeto necesita para ser construido con sus ingredientes, lo que proporciona un “Índice de Ensamblaje” AI (Assembly Index). Cosas muy complejas pudieran surgir de un proceso de ensamblaje al azar, pero esas moléculas no harán nada de interés como convertirse en una enzima. Las enzimas funcionantes son biológicas porque no están construidas al azar sino siguiendo instrucciones genéticas que son heredadas a lo largo de generaciones. Se trata de procesos orquestados por la propia vida. Si una molécula es suficientemente abundante para ser detectada, su AI nos puede indicar si fue producida por un proceso similar a la vida, la fuerza biológica en La Tierra. Los sistemas abióticos no pueden ofrecer un AI suficientemente elevado para parecerse a algo biológico. Cronin, Walker y otros científicos proporcionaron una forma de calcular el mínimo número de pasos para confeccionar estructuras moleculares diferentes. Sus resultados mostraron que para moléculas relativamente pequeñas el AI es proporcional al peso molecular. Pero en las moléculas grandes esta relación con el peso molecular se pierde. En esos casos los investigadores encontraron que podían medir el AI por Espectrometría de Masas. Determinar el AI en base a la complejidad de su espectro de masas. El desarrollo de esta tecnología ha sido impresionante y hoy día la Espectrometría Infraroja de Masas es utilizada por los astrobiólogos para detectar vida en otros mundos. Cuando los investigadores testaron la teoría en el laboratorio, comprobaron que muestras de material biológico (cultivos de Escherichia Coli) poseían siempre un altísimo AI, muy superior al de los minerales u otros objetos inertes. Por tanto, si una muestra con alto AI molecular es medida en otros mundos, es muy probable que haya sido construida por una entidad que pudiéramos denominar “viviente”. En el increíble telescopio espacial James Webb hay un instrumento llamado NIRISS (Near-Infrared Slitless Spectrometer) que puede tomar el espectro de de la fina atmósfera de los exo-planetas en sus tránsitos sobre su estrella madre. En el transito, la luz estelar es absorbida por la atmósfera del exo-planeta. El análisis de su espectro nos muestra la composición de su atmósfera, lo que está siendo en la actualidad objeto de múltiples estudios en planetas rocosos con posibilidad de albergar agua.
- Comienzos de la vida en La Tierra: Descubrir vida en otros mundos es un sueño de la humanidad, pero es paradójico desconocer tanto aún sobre cómo se originó y desarrolló en el nuestro. El inicio es oscuro para todos, aunque su desarrollo y crecimiento hasta los seres actuales sí es bastante bien conocido por tanto fósil encontrado. Podemos hacer un somero repaso. Si hablamos del ensamblaje de las cosas complejas como los organismos vivos es preciso partir de las moléculas para llegar a las células. Estas son la única entidad que posee vida y además la conforma. Muchas cosas y procesos sucedieron y siguen sucediendo. La historia de cómo todo ocurrió es apasionante y gracias a los Paleontólogos en su estudio de fósiles conocemos mucho de ella. Se estima que la vida surgió en el planeta Tierra hace 3500 millones de años. De ese oscuro origen, de las primeras células, de la formación de seres pluricelulares, de la cavitación y armazón de seres y especies que se fueron produciendo, de la aparición de células musculares que generaron el movimiento, la creación de un “body plan” en los distintos organismos, de la formación de los sistemas nervioso, circulatorio y cardiovascular y de muchas cosas más, se habla en mi libro “The Evolving Plan”. Quisiera de él entresacar algunos párrafos que resumieran alguno de estos aspectos del comienzo.
…” Tras el periodo Hadean, el planeta se enfrió y dio lugar a otras condiciones a lo largo de los eones del tiempo. Sin saberse aún ni cómo ni por qué, del propio caldo terráqueo surgieron sustancias proteicas, aminoácidos en cadena, enzimas o proteínas catalíticas que constituyeron un crítico primer paso en la vida. Estas proteínas eran capaces de acelerar determinadas reacciones químicas que podían generar energía. De igual forma, comenzaron a organizarse para conformar códigos transmisores capaces de reproducir secuencias, lo que llevó a la aparición de seres unicelulares separados del exterior por una membrana lipo-proteica de doble capa “…”Estos seres eran resistentes al calor, anaerobios (no había oxígeno) y cohabitaban en el medio con otras individualidades celulares o proteínas organizadas. Se reproducían dividiéndose bajo código genético y se alimentaban de las células vecinas”… “la ebullición de la vida surgía con fuerza y proporcionaba un medio hostil y caótico en el que los seres se devoraban para alimentarse y sobrevivir, evitando así ser devorados”… “La aparición, hace 2800 millones de años, de la cianobacteria fotosintética contribuyó a la aparición de oxígeno en la atmósfera. Este profundo cambio medioambiental precipitó un número importante de nuevos fenómenos, como la herrumbre, el estrés oxidativo y el ciclo de Krebs, para extraer la máxima energía posible de la glucolisis”… “En el periodo comprendido entre 2100 y 1800 millones de años, ocurrió un hecho insólito y trascendente que transformó la vida en el planeta. Mediante un denominado “accidente simbiótico” surgieron los eukariotes o seres multicelulares. Las células vivientes entonces eran anucleadas, muy centradas en la fagocitosis y con su material genético disperso en su citoplasma. Constituían lo que hoy llamamos prokariotes. La teoría más aceptada es la de que un día, una célula fagocitada, ya en el interior del depredador debió pensar…”pues aquí yo estoy a gusto y desde dentro me puedo organizar”… Surgió así la primera mitocondria o fábrica interna al servicio del nuevo ser. La presencia de múltiples mitocondrias que se replican autónomamente en esta nueva forma de vida, proporciona, sobretodo, un tremendo aumento en la capacidad de generar energía. Pero además, el accidente simbiótico se caracterizó por 2 hechos, primero la formación de un núcleo celular y segundo, la aparición de mitocondrias en el citoplasma. Se estima que en la formación del núcleo hubo también asociación simbiótica entre un prokariote y un macrovirus (Poxvirus). Estos virus gigantes construyeron en el interior de la célula infectada factorías virales que aportaban energía a la célula. También intercambiaron material genético que acumularon en el nuevo núcleo. De manera que, la aparición de los eukariotes fue fruto de la simbiosis entre 3 seres (“menage a trois”). El anfitrión, el virus y la mitocondria, esta última fruto de una voluntaria introducción en el citoplasma del anfitrión, asumiendo su carga genética, para formar así un ser nucleado que se uniría a otro para ser bicelular”… “El resto de los seres celulares comprendieron que, en vez de fagocitarse mejor asociarse, cundiendo el ejemplo. Este comienzo de asociaciones hizo proliferar a estos eukariotes, seres pluricelulares que asumían nuevas funciones de una manera organizada. La vida en el planeta explosionaba, aún estando en un estado muy larvario. Pero estos organismos multicelulares crecieron y se desarrollaron con el tiempo, siempre adaptándose al medio, para dar un origen común a las plantas y los animales. Surgieron los protozoos. En estos seres comenzaron a desarrollarse una serie de mecanismos para conseguir una homeostasis celular interna así como para extraer y “quemar” la energía necesaria para estar vivos. Lo conseguido por ellos, es aún hoy día la esencia del ser para sobrevivir, unos requerimientos básicos sin los que nada es posible”… “hace 800 millones de años, estos seres desarrollaron una cavidad interna denominada “coelom” que se convirtió en un receptáculo pasivo encaminado al intercambio de gas con el exterior, a la alimentación y a la reproducción sexual. Esta cavidad estaba rodeada y protegida por una capa de células que constituían el “endodermo”, que se diferenciaba de otra capa exterior denominada “ectodermo”. Esta internalización u organización interior, dotó a los seres de increíbles capacidades para subsistir, creándose un metabolismo que denota un importante grado de asociación celular”… “Todo un apelotonamiento en 2 capas resultaba amorfo. Para la constitución de órganos encargados de una misión se precisaba una estructura. Con ese fin parece que surgió hace 700 millones de años una tercera capa, el mesodermo”…” El medio interno portador de sustancias mensajeras intercelulares se convierte en distribuidor de la comunicación que solo receptores específicos de membrana van a capturar. Los mecanismos utilizados para la transferencia de iones y macromoléculas a través de la membrana celular son bien complejos, aunque hoy día bien conocidos, y pueden considerarse como uno de los principios que definen la vida”… “Pero además, en la propia célula, comienzan a producirse sustancias cito-esqueléticas que tratan de acondicionar la estructura celular a la función. Una de estas estructuras cito-esqueléticas comenzó a ser, en algunos metazoos, los filamentos de actomiosina, proteína contráctil que facilita el movimiento. Hubo otras que no lo desarrollaron, quedando así separado el mundo animal del vegetal, donde los caminos evolucionarios de las plantas no consideraron prioritario el movimiento, lo que determinó su anclaje•…
- Las fuerzas biológicas: Podíamos continuar porque esta es una larguísima historia y hasta aquí solo hablamos de sus comienzos, algo oscuros aún. Nos queda la historia de cómo una fuerza biológica desconocida diseña la especialización celular para crear la función en órganos y sistemas que sostienen a los seres vivos hasta su muerte. El diseño es inteligente y además también responde sabiamente a todos los obstáculos y vicisitudes que van surgiendo en cada especie, en un medio ambiente cambiante. Todos los mamíferos tenemos una estructura orgánica parecida y una fisiología interna común. Sin embargo, cada especie sigue evolucionando en base a la selección natural (Darwin) y también en base al azar, la Teoría Neutra (Kimura). La supervivencia por selección natural no es el único modo, ni el más común, que las especies tienen para cambiar, desdoblarse o desaparecer. La mayor parte de las variaciones entre los organismos vivos no son siempre ventajosas ni perjudiciales. Consecuentemente, la mayor parte de la variedad que vemos no es producto de la selección natural, sino del azar. La prevalencia de rasgos de una especie no siempre sigue las reglas de la selección natural. También lo hacen a través de pérdidas azarosas de distintos genes. Los nichos de pérdidas azarosas pueden ser ocupados por especies similares, o por nuevas especies que surjan, o por otras que llegan de otra parte. Igualmente, la composición de los ecosistemas tampoco evoluciona por selección natural, simplemente cambian con el tiempo, muchas veces de forma azarosa.
Pero lo que a mí me llama más la atención es que, en la única unidad de vida que conocemos, la célula, (bloque indiscutible en la compleja construcción de los seres), surja la capacidad asociativa para construirlos. Juntas, construyen órganos y sistemas que hacen al ser estar vivo. Pasaron de ser individuos unicelulares y desvalidos a unirse para construir algo superior. Descubrieron el camino para organizarse en propósitos comunes y para adquirir crecimiento funcional al servicio del ser superior. Desconocemos el mecanismo que usa la naturaleza, o esa fuerza biológica de la que hablamos, para decirle a cada célula que se diferencie de una forma determinada en aras de la función. Cada órgano o sistema posee células bien diferentes en estructura y función, pero todas juntas sostienen al ser superior. La unanimidad celular implica un altísimo grado de tolerancia. Un ejemplo claro es el corazón de los mamíferos, un auténtico modelo celular de cooperación extrema, ciudadanía y pertenencia, lo que exige una enorme tolerancia celular en pos del ser que vive y al que sustentan. No existe mayor unanimidad en la acción celular de contraerse y relajarse de forma continua y síncrona a lo largo de toda una vida. Fuerzas biológicas así lo diseñaron y así trabaja nuestro corazón, maravilla funcional desprendida y generosa, pues no piensa en sí mismo sino en el resto del organismo. Pero no solo los miocitos así se asocian, una enorme diferenciación celular es desarrollada para ubicarse y proporcionar determinadas funciones en el ser global. Funciones como el pensar en ello. Aparte de otras muchas funciones, las neuronas de nuestro cerebro permiten el pensamiento que de cada ser surge en cada instante, lo que ha llevado a nuestra especie a conocer tanto del universo y buscar vida en otros mundos.
No creo que aquí pare la vida. Por el contrario, pienso que esa fuerza biológica que hasta aquí ha llegado no va a desperdiciar la experiencia y enseñanzas acumuladas en su desarrollo para hacer progresar a la vida. Habrá que esperar otro accidente simbiótico, algo mágico que surja. Yo sé que, en el fondo, la vida persigue un ser unitario y la humanidad tiene la responsabilidad de hacerlo posible. Un ser unitario que consiga de cada célula una función para sustentarlo. Gaia, el planeta vivo de forma integral que los clásicos anunciaban. La nueva unidad de vida será cada ser vivo, pues tenemos la capacidad asociativa demostrada a nivel celular. De manera que cada ser humano tiene la obligación de empezar a pensar en este sentido. Primero integrar toda la vida vegetal y animal y conseguir la armonía, preservando la atmósfera, auténtico pulmón de este ser en construcción. Después, como cerebro del nuevo ser, diseñar órganos y sistemas que den soporte al ser superior, todo con inusitada tolerancia celular que nos lleve a propósitos comunes por encima de nuestra individualidad. Aún sin percibirlo, así camina la vida en La Tierra, en pos de un crecimiento. Un ser unitario para así buscar desde él vida en otros puntos del universo. El contacto nos espera. La vida es energía cósmica que habita muchos mundos.
