El origen de la vida (entrevista a Robert Shapiro)

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El origen de la vida es uno de esos grandes misterios que la inquisitiva mente humana trata de resolver. Forma parte de nuestras inquietudes fundamentales, como demuestra que haya sido objeto de especulaciones tanto religiosas como científicas. El Génesis resuelve la cuestión con la creación en 6 días (el séptimo de descanso) de todas las criaturas completas, armadas y listas para desenvolverse en el mundo, por Dios. La teoría evolutiva, que trata de retrotraernos por sucesivas aproximaciones inversas al origen de las especies, y, como es natural, al origen de la vida misma, nos habla de miles de millones de años de cambios, ora graduales, ora abruptos, que llevaron desde la materia inorgánica a la biosfera en todo su diverso esplendor. Los biólogos evolucionistas no han dudado en señalar al primer replicante como primer paso ascendente en la escalera de la creación (no divina, sino del relojero ciego). Este primer replicante no sería el ADN cuya estructura y función Francis Crick y James Watson desentrañaron, sino, presumiblemente, la molécula hermana melliza del mismo, el ARN. Esto lo propuso el propio Crick, en vista de la capacidad de dicha molécula para autoreplicarse. Pero también Crick, junto con otro científico, Leslie Orgel, propuso a principios de los 80 la controvertida idea de que la vida hubiera venido de fuera, pero no de cualquier forma, sino enviada por alguna civilización extraterrestre. Dicha idea recibió el nombre de Panspermia dirigida, y no surgió de otra evidencia que la ausencia de evidencia: no hay rastro alguno de procesos químicos que hubieran precedido al ARN, y dicha molécula no se autoensambla sola ni aunque le dejen mil millones de mundos y mil millones de años en cada mundo para formarse. No fueron nucleótidos lo que encontró Stanley Miller en su caldo primordial de laboratorio, cuando sacudió una solución inorgánica con descargas eléctricas, sino aminoácidos. Y además, una vez autoensamblada ¿qué?, ¿cómo evolucionaría hasta una simple –nada simple- célula bacteriana?

Las células son auténticas industrias en las que el dinamismo surge de la interacción constante de miles de moléculas entre sí. Es por ello que muchos bioquímicos empiezan a creer que la vida no se originó por la aparición súbita y casi milagrosa de una gran molécula de ARN –o de cualquier otro tipo- sino por la imbricación de reacciones químicas favorables energéticamente en un entorno relativamente seguro. A falta de paredes celulares bien podría valer un lugar debidamente acotado por la madre geología, tal como una charca. Entre dichos bioquímicos Robert Shapiro representa un papel destacado. Recientemente publicó un trabajo en Scientific American que supone la constatación de una importante revisión del paradigma hasta hace poco vigente. La vida pudo evolucionar a partir de reacciones químicas, de la interacción antes que de la construcción, o más bien generación espontánea “de primera generación”. Es más fácil imaginar una célula creada a partir de la unión de diversos procesos bioquímicos previos que termina por “crear” sus replicantes que un replicante que termine por “crear” su célula.

Robert Shapiro ha tenido la gentileza de respondernos unas preguntas. Gracias a Mary por ponerlas en un correcto inglés.

En inglés:

1.-First of all…what is life?

This question can be asked in three words (four in Spanish) but requires an essay for an answer.Carol Cleland and Christopher Chyba have explained (see Origins of Life and Evolution of the BIosphere, Vol. 32, p 387-393, 2002) that no real definition is possible until we encounter a kind of life that is different than our own. All known life on Earth shares the same biochemistry. Yet Carl Sagan has attempted (in editions of the Encyclopedia Brittanica earlier than the present one, under the title “Life”) to classify attempted definitions. He explained Physiological, Metabolic , Biochemical, Genetic and Thermodynamic definitions. I most favor the last one, which emphasizes that life uses energy to produce order from disorder. But we will need to find (or build!) a second example of life to get a satisfactory answer

2.-Do you think life is a miracle (something very improbable) or rather something inevitable (and then, very probable)?

I believe that life is probable if a certain set of environmental conditions is met: energy, chemicals that can absorb the energy to form cycles of reactions, and a suitable solvent to permit reactions. Hopefully, there are many worlds that can meet these requirements.

3.-Could life had come from outside our world? Do you think that there is life as we know on other planets?

It is possible that our life came here from another world (this is called panspermia), but it is simpler and more likely to assume that it started here. If Earth life traveled to a nearby world such as Mars by panspermia, and it survived, then it would be similar to our own.

4.-Our life is based on carbon and uses oxygen for its reactions. Do you think that a life based on other fundamental elements is possible?

Oxygen is not essential for Earth life. Some simple organisms use other chemicals in place of it. In theory, elements other than canbon could be used as a basis for life. Glasgow chemist Graham Cairns-Smith has proposed life based on clay minerals. A report from the U.S. National Research Council “The Limits of Organic Life in Planetary Systems” (National Academies Press, Washington, 2007) discusses other possibilities.

5.-If life emerge from linked chemical carbon-reactions, do you think that a life on earth based on a complete different architecture is possible?

Yes. See my answer #4 about clay life. Paul Davies and others are also searching for alternative life forms on Earth.

6.- If replication was not the first step of life ¿When, how and why do you think life started to replicate itself?

There is a difference between replication and reproduction. Reproduction began when the first simple cell split. Replication requires a long, information-bearing molecule which can be copied.. A considerable amount of evolution was necessary before life learned how to prepare such molecules and store information in them.

7.- How do you imagine the beginning of evolution?

Many of us think that chemical evolution came before Darwinian evolution. Chemical evolution began when the first energy-driven cycles were formed. Darwinian evolution presumably began when simple organisms started to compete with one another. This is not my area of expertise.


En español:

1.-En primer lugar…¿Qué es la vida?

Esta pregunta puede ser formulada en tres palabras (cuatro, en español), pero requeriría un ensayo para su respuesta. Carol Cleland y Christopher Chyba han explicado (véase Orígenes de la Vida Humana y Evolución de la Biosfera, vol. 32, p 387-393, 2002) que ninguna definición es posible hasta que no encontremos un tipo de vida diferente al nuestro. Toda vida conocida en la Tierra comparte la misma bioquímica. Sin embargo, Carl Sagan intentó (en las ediciones de la Enciclopedia Británica anteriores a la actual, bajo el título “La vida”) clasificar las tentativas de definición. Explicó las definiciones fisiológicas, metabólicas, bioquímicas, genéticas y termodinámicas. Yo estoy más a favor de la última, que hace hincapié en que la vida utiliza la energía para producir orden a partir del desorden. Pero tendremos que encontrar (o crear) un segundo ejemplo de vida para obtener una respuesta satisfactoria.

2.-¿Cree usted que la vida es un milagro (algo muy improbable) o más bien algo inevitable (y entonces, muy probable)?

Creo que la vida es probable si un cierto conjunto de condiciones ambientales se cumple: energía, productos químicos que pueden absorber la energía para formar ciclos de reacciones, y un disolvente adecuado para permitir dichas reacciones. Con un poco de suerte, habrá muchos mundos que puedan cumplir estos requisitos.

3.-¿Podría la vida haber llegado de fuera de nuestro mundo? ¿Cree usted que hay vida tal como la conocemos en otros planetas?

Es posible que nuestra vida viniera de otro mundo (a esto se le llama panspermia), pero es más simple y más probable suponer que empezó aquí. Si la vida de la tierra viajara a un mundo cercano tal como Marte por panspermia, y sobreviviera, entonces sería similar a la nuestra.

4.-Nuestra vida se basa en el carbono y utiliza oxígeno para sus reacciones. ¿Cree que una vida basada en otros elementos fundamentales es posible?

El oxígeno no es esencial para la vida terrestre. Algunos organismos simples utilizan otros productos químicos en su lugar. En teoría, se podrían utilizar como base para la vida elementos distintos del carbono. El químico de Glasgow Graham Cairns-Smith ha propuesto una vida basada en minerales arcillosos. Un informe del Consejo Nacional de Investigación de EEUU “Los límites de la vida orgánica en los sistemas planetarios” (National Academies Press, Washington, 2007) analiza otras posibilidades.

5.-Si la vida emerge de reacciones químicas enlazadas del carbono, ¿Cree que es posible una vida en la tierra sobre la base de una arquitectura diferente?

Sí. Vea mi respuesta a la pregunta 4 sobre la vida basada en la arcilla. Paul Davies y otros están investigando formas alternativas de vida en la tierra.

6 .- Si la replicación no fue el primer paso de la vida ¿Cuándo, cómo y por qué piensa que la vida comenzó a replicarse a sí misma?

Hay una diferencia entre la replicación y la reproducción. La reproducción empieza cuando la primera célula simple se divide. La replicación requiere una larga molécula portadora de información que pueda ser copiada… Una cantidad considerable de evolución fue necesaria antes de que la vida aprendiera a preparar esas moléculas y a almacenar información en ellas.

7.- ¿Cómo se imagina el comienzo de la evolución?

Muchos de nosotros pensamos que la evolución química precedió a la evolución darwiniana. La evolución química comenzó cuando los primeros ciclos impulsados por la energía se formaron. La evolución darwiniana presumiblemente comenzó cuando los organismos simples comenzaron a competir unos con otros. Esta no es mi área de especialización.

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Germanico

9 Respuestas a “El origen de la vida (entrevista a Robert Shapiro)”

  1. Empiezo declarando mi casi total ignorancia en este campo, pero sobre lo indicado arriba, el origen, las razones de la oprganización de lo inanimado ¿y si es simplemente termodinámica?. Todo ser organizado emite, para mantener su organización, más entropía que la que se produciría son sus componentes inanimados por separado, por lo que, de lo inanimado se pasa a lo organizado.
    Sobre el libro del Bryson, Ángel, decirte que es un libro muy completo, claro y, desde mi punto de vista, algo superficial (es de divulgación, claro), pero muy recomendable. Que lo disfrutes. Por cierto, lo que indicas en #8 se explica con dos palabras “principio antrópico”.
    Saludos,

  2. Hoy compré el libro “Una breve historia de casi todo” de Bill Brynson; no he leído apenas nada; pero si su introducción; y automáticamente me he acordado del debate de este hilo.
    Os copio algo para que me comprendáis:
    “Bienvenido. Y felicidades. Estoy encantado de que pudieses conseguirlo. Lo sé. Y hasta sospecho que fue algo más difícil de lo que tú crees….//…para que estés aquí tuvieron que agruparse de algún modo, de una forma compleja y extrañamente servicial, billones de átomos errantes….//…estas pequeñas partículas participarán sin queja en todos los miles de millones de habilidosas tareas cooperativas necesarias para mantener intacto y permitir que experimenten ese estado tan agradable…//…que se llama existencia”

    “Por qué se tomaron esta molestia los átomos es todo un enigma. Ser tú no es una experiencia gratificante a nivel atómico, Pese a su devota atención, tus átomos no se preocupan en realidad por ti, de hecho ni siquiera saben que estás ahí. Ni siquiera saben que ellos están ahí. Son…//…partículas ciegas, que además no están vivas…”

    Ya véis el juego que da esta más que ‘entradilla’…

  3. No estoy a vuestra altura ni mucho menos, por ello ya os pido excusas por mi simpleza de razonamiento.
    Somos seres vivos inteligentes con lo cual podemos apreciar la ausencia de vida; el mundo inanimado; a partir de este mundo creamos una teoría de evolución a la vida.
    Bien; especulativamente me olvido del ser vivo; no hay componentes de experiencia ni de necesidad en ese mundo; tampoco existen los de reproducción y subsistencia; entonces me pregunto:
    ¿qué hace que unos inamidados sin estímulos se transformen en algo que requiere otras necesidades distintas de las inanimadas?
    Y la segunda parte; esos inanimados tendrán un origen que será el átomo del hidrógeno o del helio, o lo que fuere pero ¿cuando y cómo se inició?
    Por eso a mí lo que más me estimula sería entender que es el tiempo; y de eso andamos muy lejos de tener teorías lógicas que no sean maniqueas.

  4. .Complejidad irreducible del ojo, te digo algo: (emergencia de sistema complejo llamado vida, emergencia de nuevas necesitades de este sistema, emergencia de sensores para cumplir las necesidades de este sistema, autocreacion por emergencia que se ve en sistemas sociales y economicos, nuevas propiedades emergentes <- lo cual es básico en tgs, autoorganizacion y taran tienes un ojo complejo ^^)
    Emergencia, emergencia, autocreación por emergencia. taran taran.

    Quizá entrar en detalles, como apareció el Pax 6 tendría más interes para mi.
    http://evolucion-y-darwinismo.blogspot.com/2008/04/las-cuarenta-sendas-hacia-la-iluminacin.html

  5. Estuve leyendo tu blog Pepe, y te dire mi opinion.
    La teoria del Diseño Inteligente tiene varias falencias como teoria cientifica.
    Primero, sus postulados principales hacen sus propios postulados falacia por llevarlos al absurdo.
    Cuando esta teoria habla de complejidad irreducible niega totalmente la emergencia de los sistemas, y la autocreacion, como la interacion de diferentes elementos, crea emergencia y a su vez nacen sistemas y se autocrea, nuevas funciones que son indiscutiblemente dependientes de sus partes, pero que son creadas por emergencia, un concepto que ha sido visto en muchos sistemas complejos, en los cuales se crean nuevas funciones, es simple teoria de sistemas, por observacion, no hablo de evolucion ni de fe.

    Segundo, como tù defensor del diseño inteligente y en contra del darwinismo, debes conocer muy bien lo que te dire y es la falacia demostrada con metodo del absurdo que presenta la teoria del diseño inteligente, la cual realiza una afirmacion que a su vez demuestra su inconsistencia, me gustaria saber que explicacion logica argumentativa, sin ser metafisica o filosofica das. Asi que mencionare las afirmaciones de la teoria con respecto a la opinion que me parecio leer en tu blog.

    No soy biologo, soy matematico asi que te dire lo que se, con simple teoria de sistemas, y modelamiento matematico, nada de fe evolucionistas para que no te disgustes.

    Afirmaciones del Diseño inteligente:
    1.Complejidad irreducible del ojo, te digo algo: (emergencia de sistema complejo llamado vida, emergencia de nuevas necesitades de este sistema, emergencia de sensores para cumplir las necesidades de este sistema, autocreacion por emergencia que se ve en sistemas sociales y economicos, nuevas propiedades emergentes <- lo cual es básico en tgs, autoorganizacion y taran tienes un ojo complejo ^^)
    2. La complejidad irreducible es imposible por azar, debe ser obra del diseñador inteligente, la informacion y razon son complejas a nivel irreducible -> por lo tanto la inteligencia de este diseñador como es de complejidad irreducible necesita otro diseñador inteligente y asi susesivamente hasta el infinito. lo cual matematicamente se llama demostracion de falacia por metodo del absurdo, usando proposiciones las cuales consideramos como verdaderas en un comienzo y con estas mismas demostrar un absurdo y asi demostrando su falacia.
    Te digo que para analizar ese azar que tanto odias existen estudios de modelos matematicos que estudian el “orden del caos” en el universo presentado no solo en la vida sino en la agrupacion y formacion de galaxias, dentro de agujeros negros, fisicamente y mas alla, en las sociedades y sistemas economicos. Fractales, atractores extraños, probabilidad, etc solo tienes que leer un poco y veras que existen modelos logicos que dan teorias razonables, y aun asi no digo que sean ciertas, simplemente logicas.

    Lo que veo es que la teoria del diseño inteligente es resistencia al cambio de paradigma, y resistencia a dudar de dios, y nada de ciencia, y solo temor a dudar, como teoria cientifica no se sustenta en ningun modelo valido, y es muy parecida a la panspermia al simplemente decir que es tan complejo que “fue alguien inteligente” ignorando una respuesta, si no simplemente pasar la pelota a otro lado y realmente no buscar argumentacion logica.

  6. Por eso habia dicho lo de que no se puede describir, sino con un ensayo, cientifico con varias explicaciones, con plastilina si es necesario. No es fe, y no es algo que se pueda tratar a la lijera sin siquiera haber leido fuentes oficiales con experimentos y pruebas logicas que aun asi solo dan sentido pero no validad a la teoria totalmente, es simple descripcion de la naturaleza, tampoco se afirma que sea 100% cierto, solo que es muy logico, por algo se le llama teoria cientifica ^^.

    El orden del caos, en la naturaleza, es observado y medido en ciertos casos y en ciertos grados con modelos matematicos, fisicos y biologicos que muestran la auto-organizacion y auto-creacion por interaccion de fuerzas con las leyes fisicas que conocemos como las atracciones de fuerzas asi como repulsiones, a nivel micro con la mecanica cuantica y a nivel macro con la interacciones de fuerzas y analisis de relatividad, desde estas mismas interacciones y diferentes modelados matematicos, como formulas con atractores y fractales, y muchos otras herramientas matematicas que logran acercarse mucho a determinados sistemas complejos, existentes, uno de los ejemplos mas claros es el descubrimiento de la mecanica cuantica en una epoca durante la cual simplemente se modelaba matematicamente el comportamiento de la radiacion de cuerpo negro y poco a poco los modelos daban como resultado determinadas teorias logicas por que no se podia explicar totalmente el fenomeno con lo que se conocia, las cuales fueron tratadas, varias fueron descartadas pero se logro un cambio de paradigma, por que se descubrio una muy logica que es deacuerdo a todos los resultados experimentales y se tiene actualmente la mecanica y quimica cuantica, asi mismo la teoria de la relatividad y miles de avances cientificos con los que vives diariamente gracias al modelado de la naturaleza (ves fe alli? no debes confundir modelado y teoria cientifica con fe, asi esta pueda ser erronea).

    El metodo cientifico no lo cree saber todo, y algunas predicciones y teorias resultan muchas veces totalmente erroneas, pero el trabajo constante de modelado de lo que vemos con diferentes modelos matematicos, fisicos, logicos con el uso de ecuaciones y con tomando como base el mismo comportamiento de la naturaleza. No puede ser para nada comparado con magia o milagros, ni con fe. El modelado es una de las mas grandes bases de la ciencia y simplemente no se puede menospreciar como una religion por que contradiga la existencia de un dios en el que crees, lo mas chistoso es que nisiquiera la contradice, por que simplemente busca un modelo logico para la explicacion de un fenomeno natural, asi que ni se mete con Dios, eso es teoria ciencitifica.
    En el comentario que hice, el que se mete con Dios soy yo no la ciencia, y al meterme con el lo que digo es que no tiene sentido logico dar respuestas no logicas a algo que no sabemos como se creo, tenemos que actuar paso a paso con lo que vemos y modelar matematica, fisica, quimica y biologicamente con la logica y pruebas que tenemos y no ignorar el metodo cientifico ni la teoria cientifica, si no contrariamente estudiarla y mejorarla, para cada vez tener mas resultados logicos, dejando atras tanta supersticion, como las religiones que su logica, es simplemente un producto social de cultura y tradicion, en la cual por la cantidad de gente y la crianza se tiende a creer y tener fe en algo sin usar la logica.

  7. Si existe energía, que existe, productos químicos que pueden absorber energía y producir reacciones y un disolvente: agua, es probable que aparezca la vida: una célula.
    La fe darwinista es algo digno de estudio.
    La auto-organización, auto creación sin ninguna inteligencia, (la materia se autorganiza y surge una célula y depués un pollo) al parecer no son respuestas mágicas ni alusiones a milagros.
    Como afirmaba la Reina Roja es fácil creer tres cosas imposibles antes de desayunar, solo es cuestión de acostumbrarse, y están muy acostumbrados.

  8. Recuerdo en la universidad cuando leia teorias sobre la vida, y descripciones sobre que es la vida misma. Una de la que mas me gusto como descripcion (no como teoria de origen) era la de Autopoiesis, del biologo Humberto Maturana, en la cual la vida se describe similar a como se menciono en la primera pregunta, como “algo” que utiliza energia para crear orden del desorden, incluyendo conceptos de Autocreacion y auto-organizacion constante. Lo mas interesante sobre esta teoria de autoorganizacion y autocreacion, es que fue adaptada por varios filosofos, sociologos, economistas, fisicos, etc. Al reconocer la autoorganizacion y autocreacion de diferentes tipos de sistemas complejos, que para nada asosiariamos con vida, pues llegar a aplicar estos comportamientos a sistemas sociales, economicos, fisicos (a nivel macro y micro), se guio mas a abarcar el orden del caos que emergia de determinados sistemas asi mismo emergentes, compartiendo esta propiedad con la vida. Claro que una ferrea descripcion de la vida como dice en la primera pregunta, requeriria un ensayo cientifico con todas las de la ley, y un tratado delicado y conciencudo.
    Pero me parecio importante observar, como contradiciendo en cierta forma la segunda ley de la termodinamica, en el universo “no vivo” a nivel fisico, y su evolucion en “vida”, existe y se hace presente una tendencia al orden del desorden, el cual sin duda alguna dio origen a la vida. Con esto no quiero ni hacer similitud con teorias tan raras como la de Gaia con la cual no estoy deacuerdo, puesto me parece importante especificar las caracteristicas de la vida como la conocemos, pero si reconocer el orden del caos como un proceso natural que aunque sea raro en ocasiones, a veces usando su matematica de atractores, probabilidad, fractales y otros, puede hacernos ver mas claramente, como tanta complejidad puede ser natural y logica, sin tener que crear diseñadores inteligentes, ni respuestas magicas, ni alusiones a milagros.

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