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Saturday, February 12, 2011

¿Qué es la vida?


Autor: Alberto González Fairén, es Doctor en Biología por la Universidad Autónoma de Madrid, y actualmente trabaja en el Instituto SETI y en la División de Ciencias del Espacio y Astrobiología del Centro de Investigación Ames de la NASA, ambos en San Francisco, California. En su Tesis Doctoral analizó la geoquímica de los antiguos océanos de Marte y sus implicaciones biológicas, y en su licenciatura en Biología por la Universidad Complutense de Madrid se especializó en Genética. Ha publicado 35 artículos de investigación, más de 100 artículos de divulgación, 3 libros, y ha presentado cerca de 100 trabajos de investigación en congresos en Europa y EEUU. Ha participado en expediciones científicas en España, Chile, Estados Unidos, Canadá y el Ártico. Es miembro del IAG Planetary Geomorphology committee, perteneciente a la International Association of Geomorphologists; miembro del Habitability of Exoplanets Research Group, de la Washington State University; Editor Asociado de la revista Mars, The Internacional Journal of Mars Science and Exploration; y miembro del Consejo de Redacción de la revista Astronomía (España). http://espacial.org/  

¿Se puede definir la vida?
Esta pregunta adquiere hoy una importancia fundamental, porque parece muy cercano el momento en el que la ciencia pueda disponer por primera vez en la historia de las herramientas para construir una versión artificial de la vida en el laboratorio, y para localizar e identificar seres vivos o sus restos en algún planeta o luna de nuestro Sistema Solar.
No disponemos de una definición universalmente aceptada para precisar qué es un ser vivo. Incluso los microorganismos más simples son extraordinariamente complejos, y las definiciones sencillas y directas de diccionario son incapaces de englobar tal complejidad. David Deamer, de la Universidad de California en Santa Cruz, propone una lista de ocho propiedades mínimas que definen a un ser vivo. Las ocho propiedades, en conjunto, excluyen cualquier elemento que no esté vivo.
La lista es como sigue:


1 La maquinaria de la vida está compuesta por polímeros, moléculas muy largas formadas por subunidades llamadas monómeros. Los polímeros primarios de la vida sobre la Tierra son los ácidos nucleicos y las proteínas, comúnmente llamados biopolímeros.


2 Los polímeros descritos en el punto 1 interaccionan en el interior de una frontera membranosa que tiene dos propiedades fundamentales: proveer de un espacio físico delimitado pero no aislado, y transportar nutrientes y energía (Figura 1).

 Figura 1: Proteínas transportadoras de la membrana celular. (Kalipedia)



3 Los biopolímeros descritos en el punto 1 se sintetizan en el interior del espacio físico delimitado descrito en el punto 2, uniendo monómeros (nucleótidos y aminoácidos) mediante el empleo de la energía disponible en el entorno. La síntesis de polímeros es el proceso fundamental que conduce al crecimiento de los sistemas vivos.


4 Los ácidos nucleicos poseen la habilidad única de almacenar y transmitir la información genética. Las enzimas, un tipo de proteínas, poseen la habilidad única de actuar como catalizadores para incrementar la velocidad de las reacciones metabólicas (Figura 2).


 Figura 2: Reacción enzimático de transformación de un sustrato en dos productos. (Bioalcris)


5 Los polímeros genéticos y catalíticos descritos en el punto 4 se incorporan a un sistema retroalimentado en el cual la información de los polímeros genéticos se emplea en dirigir la síntesis de los polímeros catalíticos, y los polímeros catalíticos toman parte en la síntesis de los polímeros genéticos.


6 Durante el crecimiento, el sistema cíclico de los polímeros descrito en el punto 5 se reproduce a sí mismo, y el espacio físico delimitado descrito en el punto 3 se divide. (Figura 3).
Figura 3: División celular por mitosis. (NIH)


7 La reproducción descrita en el punto 6 no es perfecta, lo que conlleva la emergencia de variaciones genéticas. Esto favorece la aparición de diferencias entre los individuos de las poblaciones descendientes.


8 Dado que los diferentes individuos descendientes descritos en el punto 7 tienen capacidades distintas para crecer y sobrevivir en un entorno determinado, los individuos son sometidos a selección, que depende de su habilidad para competir por los nutrientes y la energía. Como consecuencia, las poblaciones descendientes tienen la capacidad de evolucionar.
Pero esta lista de propiedades, ¿puede ser usada como definición absoluta y completa de la vida? Deamer propone realizar dos pruebas diferentes para validar la lista. En primer lugar, propone una reflexión sobre la vida en la Tierra. Se asume que un ser vivo debe poseer todas y cada una de las propiedades descritas. Supongamos, por ejemplo, que la entidad en estudio posee todas ellas, excepto que se reproduce de manera perfecta, sin fallos (al contrario de lo que se enuncia en el punto7), y que por lo tanto no está sometida a evolución (punto 8). ¿Se podría considerar un sistema vivo? Si la respuesta es afirmativa, entonces la selección natural no sería una propiedad esencial de la vida. O supongamos otra entidad en estudio que se encuentra en un medio en el que están presentes todos los nutrientes que precisa para su crecimiento, y que por lo tanto el metabolismo (punto 3) no es esencial. Esta entidad sería similar a un virus, que requiere únicamente el citoplasma de una célula viva para reproducirse. Pero los virus evolucionan, luego poseen las otras 7 características, lo que les sitúa en la frontera entre los seres vivos y los no vivos.
Deamer propone una segunda prueba que se puede llevar a cabo para validar la lista, esta vez considerando la posibilidad de descubrir vida extraterrestre. Imaginemos que una próxima misión a Marte posee la capacidad de fundir el hielo que la sonda Phoenix descubrió a tan sólo unos pocos centímetros bajo la superficie (Figura 4, y ver esta nota relacionada), y de examinar el líquido resultante con un microscopio. Y supongamos que encuentra una alta densidad de partículas esféricas. ¿Cómo esclarecer si estas partículas son o han sido formas de vida microbianas? ¿Cuántas de las propiedades de la lista sería necesario confirmar para tener la seguridad de que se trata de vida extraterrestre? ¿Se puede diseñar un robot con la capacidad para probar todas las propiedades de la lista sobre la superficie de otro mundo? Parece evidente que lo primero que necesitamos es definir qué queremos averiguar, para incorporar los instrumentos de análisis biológico adecuados en el robot explorador. La lista de las ocho propiedades mínimas de los seres vivos elaborada por Deamer puede ser un primer paso en la dirección correcta.

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