¿Qué es la vida?

Uno de los fenómenos más intrigantes y fascinantes del universo es el de la vida, que permite nuestra propia existencia, y que compartimos con el resto de los organismos de nuestro planeta, pero que de momento no hemos encontrado en ningún otro planeta que conozcamos. Sin embargo, cuando alzamos la vista a las estrellas nos preguntamos si estamos solos en el universo. Como decía Carl Sagan, «si estamos solos en el universo, cuánto espacio desaprovechado«. Pero para buscar vida en otros planetas, debemos preguntarnos ¿qué es la vida? ¿Qué características de este fenómeno permiten establecer qué es un ser vivo y qué no lo es?

Algunas de las particularidades de la vida en nuestro planeta podrían diferir en formas de vida alienígenas, si existiesen, ya que en tal caso probablemente habrían surgido y evolucionado en planetas con ambientes muy diferentes, quizá incluso a nivel químico, pudiendo darse formas  de vida basadas en otros elementos (como el silicio en vez del carbono) o con una bioquímica diferente, por ejemplo teniendo otras moléculas diferentes a las nuestras (como sería si su material genético no fuesen ácidos nucleicos como el ARN y el ADN). Pero tiene que haber unas «líneas rojas» teóricas que nos permitan establecer qué criterios debe cumplir cualquier estructura macromolecular para ser considerada viva, independientemente de su composición química. Esta pregunta también es pertinente para discernir casos dudosos en nuestro planeta, como sucede con los virus (tal como comentaba en la entrada que enlazo aquí: https://bioteoria.wordpress.com/2017/11/07/virus/).

Erwin Schrödinger (1933; Fuente: Wikimedia Commons).

Preguntas como esta han inquietado a grandes mentes científicas, y no solo entre biólogos, por ejemplo el famoso físico austríaco Erwin Schrödinger (1887-1961) dedicó un tiempo a reflexionar sobre los misterios de la vida, y publicó un libro titulado «¿Qué es la vida?», a partir de un ciclo de conferencias que impartió en la Universidad de Dublín sobre el tema. De hecho las reflexiones de Schrödinger en su libro sobre la vida y sobre las moléculas que podrían contener la información hereditaria inspiraron a científicos como James Watson y Francis Crick, quienes posteriormente propondrían el modelo real de la estructura del ADN, en colaboración con Rosalind Franklin, que aportó las evidencias que lo probaban.

En este artículo intentaré responder a esa pregunta (que sigue siendo materia de debate), explicando la naturaleza de los fenómenos fundamentales que podrían contribuir a definir el fenómeno de la vida y a acotar qué es un ser vivo y qué no lo es. En primer lugar, la distinción es clara frente a objetos inertes como las rocas, ya que estas no manifiestan ninguna actividad impulsada por sí mismas, y si algo las perturba (como el viento o el agua que las erosiona), van degradándose y perdiendo su forma progresivamente, sin poder repararse. Las células, en cambio, poseen metabolismo, que les permite capturar energía del medio y aprovecharla para realizar trabajos como los de autoorganización, como construir nuevas estructuras celulares, o la autorreparación de las que resultan dañadas (entre otros trabajos como el movimiento o la reproducción), y expulsar al exterior la materia y la energía degradada (el desorden) que sus actividades generan. Como apunte, según la definición de metabolismo que elijamos se puede incluir o no la autoorganización, así que para aclararlo, en esta entrada siempre que hable de metabolismo incluiré en él la autoorganización.

Partiendo de eso, es inevitable preguntarse cómo puede funcionar esa autoorganización. Para entender esto tenemos que acudir a la física y la química. Es de gran relevancia el concepto de entropía (grado de desorden de un sistema) y el segundo principio de la termodinámica, que establece que con el paso del tiempo la entropía tiende a aumentar, lo que implica que todos los sistemas naturales tienden a degradarse (como una piedra que se va erosionando). Un sistema no puede ganar complejidad (o recuperar la perdida reparándose) salvo que reciba un aporte de energía (con baja entropía) desde otro sistema, por lo que todo proceso de aumento de orden conlleva la pérdida de orden en otra parte del universo. Esto sucede con los organismos vivos, que aumentamos el orden molecular en nuestros cuerpos con nuestro metabolismo para poder seguir viviendo, y lo hacemos a expensas de la reducción de orden en otra parte del universo, fundamentalmente en el Sol, que «consume su orden» y permite a la vida en nuestro planeta desarrollarse a expensas de la energía ordenada de la radiación solar que llega a la Tierra, aumentando con ello la entropía total del universo, como dicta la segunda ley de la termodinámica.

No obstante, también otros sistemas no vivos, abiertos al flujo de energía desde el exterior, pueden mostrar estructuras con una organización diferenciada respecto a la de su entorno, aumentando su orden. Tal es el caso por ejemplo de fenómenos como los tornados o los remolinos en el agua. Es el “orden a partir del desorden”, algo de lo que ya hablaba Schrödinger. En estos casos, la disipación de gradientes termodinámicos (diferencias de temperatura, presión o concentración química) impulsa la organización del sistema, por lo cual a esos fenómenos se los denomina “estructuras disipativas”. Por ejemplo, una diferencia de presión en la atmósfera puede originar un tornado, y la estructura cíclica resultante tiende a disipar el gradiente de presión. Esto nos indica que si bien la autoorganización es condición necesaria para la vida, no es suficiente, hace falta algo más. Pero lo fundamental es que la vida se caracteriza, además de por tener una autoorganización, por la capacidad de mantenerla en el tiempo gracias al metabolismo.

Tornado de categoría F5 visto en 2007 en Manitoba (Canadá). Este fenómeno natural es un ejemplo de gradiente termodinámico (en este caso de presión atmosférica) que genera una estructura disipativa organizada incluso en la materia inerte. (Fuente: Wikimedia commons).

El siguiente paso indispensable es el fenómeno de la reproducción, ya que sin este cualquier forma de vida acabaría desapareciendo. Por supuesto a nivel teórico podríamos imaginar que un organismo unicelular capaz de repararse indefinidamente podría ser virtualmente inmortal, y así aunque no se reprodujese constituiría una forma de vida duradera. No obstante, es prácticamente seguro que el medio en el que viviese cualquier organismo (sea cual sea su naturaleza química) sería un ambiente hostil, en el que toda forma de vida se enfrentaría a innumerables riesgos, tanto abióticos como bióticos. Con el paso del tiempo se producirían daños traumáticos en cualquier forma de vida, por accidente provocado por elementos abióticos o por interacciones con otros organismos, y la muerte sería inevitable. Por eso incluso aunque surgiesen formas de vida «teóricamente inmortales» que no se reprodujesen, a la larga la selección natural las eliminaría, y solo quedarían formas de vida capaces de reproducirse y dejar descendencia que mantuviese ese fenómeno de vida cuando esos organismos ya no estuviesen (si es que sobrevive alguna). La reproducción, por cierto, es otro fenómeno de creación de “orden a partir del orden”, ya que supone hacer copias de una estructura ordenada a partir de la información codificada en ella.

Reproducción de la vida por división celular, mediante mitosis en la reproducción asexual o meiosis en la reproducción sexual (Fuente: Wikimedia commons).

En  próximos artículos explicaré cómo pudo surgir la vida en nuestro planeta (podéis leerlo en esta entrada posterior) y llegar a desarrollar el metabolismo y la reproducción, una explicación compleja que aquí me saltaré, y enlazaré posteriormente cuando esté publicada.

Otra cuestión de gran relevancia es el papel de la evolución en la vida. ¿Es necesaria la evolución para que haya vida? A priori diríamos que sí, pero la cuestión es mucho más profunda y compleja, por lo que la dejaré también pendiente para abordarla en otra publicación.

También hay otra cosa importante a aclarar. Es frecuente ver sobre este tema, desde los libros de texto de los colegios, que los seres vivos «nacen, crecen, se reproducen y mueren». Esto solo enumera la secuencia de cosas que le pasan a los seres vivos, pero no hay que confundirlo con lo que hace que estén vivos. La muerte, por ejemplo, es solo el resultado en el que acaba la vida precisamente cuando falla el metabolismo (sobre esto hablo en este artículo: https://bioteoria.wordpress.com/2016/08/28/envejecimiento-cancer-y-la-fuente-de-la-juventud/), y el organismo pierde la batalla contra la entropía, perdiendo su organización. Forma parte de la historia vital de cada organismo, pero no es una de sus características definitorias, puesto que podemos incluirla como derivada del metabolismo. De igual modo nacer es solo el punto inicial, y ni siquiera como lo entendemos en nuestro lenguaje cotidiano, porque en humanos hablamos de nacimiento como el momento en que el bebé sale del útero, pero la vida del organismo empieza mucho antes. Nacer, o el inicio de la vida de cada individuo, es solo una parte más de la reproducción de sus progenitores, así que es redundante incluir nacer cuando ya se menciona reproducirse. En lo que respecta a crecer, podría malinterpretarse como aumentar de tamaño, pero lo fundamental para la vida no es eso, sino la autoorganización y demás procesos metabólicos que permiten a las células construir y regenerar sus estructuras, de manera que hacen «crecer» nuevas moléculas a partir de elementos más simples.

En resumen, podríamos reducir las características de los seres vivos a unas pocas fundamentales, y así la vida (tal como la conocemos y quizá la que podríamos descubrir) se caracterizaría por su metabolismo manteniendo la autoorganización celular, y por la capacidad de reproducirse.

Diagrama de célula procariota, como la de una bacteria. Esto representa la estructura de una de las formas de vida más «simples» (en complejidad estructural) que conocemos, capaz de mantener su autoorganización gracias a su metabolismo, y de reproducirse generando nuevas copias de su estructura celular. (Fuente: Wikimedia Commons).

También son los criterios por los cuales se suele considerar que elementos como los virus, al no tener metabolismo que les permita reproducirse por sí mismos, no son realmente formas de vida, sino algo más primitivo, que puede ser un «eslabón perdido» de las formas previas a la vida, o también los restos de antiguas formas de vida que perdieron partes cruciales de su metabolismo, y que perduran a expensas de aprovecharse del metabolismo de las células a las que infectan, que se encargan de copiar sus genes y generar nuevas copias de los virus.

En conclusión, si bien aún existe debate científico sobre los criterios que sirven para definir la vida, podemos fijarnos en algunas características fundamentales para poder considerar que un sistema está vivo. Por tanto, si alguna vez encontramos algo parecido a una célula en otro planeta, deberíamos comprobar si es capaz de autoorganizarse y mantener su entropía con un metabolismo interno, y si puede generar copias de sí misma para reproducirse y garantizar la supervivencia de tal fenómeno. Si eso se cumple, tendríamos una evidencia bastante sólida para considerar que estaríamos ante una nueva forma de vida.

Agradecimientos

Este artículo divulgativo ha contado con el asesoramiento de dos profesores eméritos de física, Armando del Romero (de la Universidad de Alcalá de Henares) y Miguel Sancho (de la Universidad Complutense de Madrid), a quienes agradezco sus aportaciones y sugerencias.

«La disposición de los átomos en las partes más esenciales de un organismo, y su mutua interacción, difieren de modo fundamental de todos aquellos casos que hasta ahora han ocupado, teórica o experimentalmente, a físicos y químicos.» – Erwin Schrödinger

3 comentarios sobre “¿Qué es la vida?

Deja una respuesta

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Salir /  Cambiar )

Google photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google. Salir /  Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Salir /  Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Salir /  Cambiar )

Conectando a %s