Origen de la vida

Origen de la vida

Estromatolitos del precámbrico en la Formación Siyeh, Parque Nacional de los Glaciares, Estados Unidos. En 2002, William Schopf de la UCLA publicó un polémico articulo en la revista Nature defendiendo que este tipo de formaciones geológicas fueron creadas por cianoficeas fósiles con una antigüedad de 3.500 millones de años  De ser cierto, serian las formas de vida más antiguas conocidas. 

Estromatolitos del precámbrico en la Formación SiyehParque Nacional de los GlaciaresEstados Unidos. En 2002, William Schopf de la UCLA publicó un polémico artículo en la revista Nature defendiendo que este tipo de formacionesgeológicas fueron creadas por cianofíceas fósiles con una antigüedad de 3.500 millones de años1 De ser cierto, serían las formas de vida más antiguas conocidas.

La cuestión del origen de la vida en la Tierra, ha generado en lasciencias de la naturaleza un campo de estudio especializado cuyo objetivo es elucidar cómo y cuando surgió. La opinión más extendida en el ámbito científico establece la teoría de que la vida evolucionó de la materia inerte en algún momento entre hace 4.400 millones de años, cuando se dieron las condiciones para que el vapor de aguapudiera condensarse por primera vez2 y 2.700 millones de años, cuando la proporción entre los isótopos estables de carbono (12C y13C), de hierro (56, Fe 57Fe y 58Fe) y de azufre (32S, 33S, 34S y 36S) inducen a pensar en un origen biogénico de los minerales ysedimentos que se produjeron en esa época3 4 y los biomarcadores moleculares indican que ya existía la fotosíntesis.5 6 Además entrarían aquí ideas e hipótesis sobre un posible origen extraplanetario o extraterrestre de la vida (panspermia), que habría sucedido durante los últimos 13.700 millones de años de evolución del Universo conocido tras el Big Bang.7

El cuerpo de estudios sobre el origen de la vida forman un área limitada de investigación, a pesar de su profundo impacto en labiología y la comprensión humana del mundo natural. En el objetivo de reconstruir el evento se emplean diversos enfoques basados en estudios tanto de campo como de laboratorio:

  • Por una parte el ensayo químico en el laboratorio o la observación de procesos geoquímicos o astroquímicos que produzcan los constituyentes de la vida en las condiciones en las que se piensa que pudieron suceder en su entorno natural.
  • En la tarea de determinar estas condiciones se toman datos de la geología de la edad oscura de la tierra a partir de análisis radiométricosde rocas antiguas, meteoritosasteroides y materiales considerados prístinos, así como la observación astronómica de procesos deformación estelar.
  • Por otra parte, se intenta hallar las huellas presentes en los actuales seres vivos de aquellos procesos mediante la genómica comparada y la búsqueda del genoma mínimo.
  • Y por último se trata de verificar las huellas de la presencia de la vida en las rocas, como microfósiles, desviaciones en la proporción deisótopos de origen biogénico y el análisis de entornos, muchas veces extremófilos semejantes a los paleoecosistemas iniciales.

Los progresos en esta área son generalmente lentos y esporádicos, aunque aún atraen la atención de muchos dada la importancia de la cuestión que se investiga. Existe una serie de observaciones que apuntan las condiciones fisicoquímicas en las cuales pudo emerger la vida, pero todavía no se tiene un cuadro razonablemente completo acerca de cómo pudo ser este origen. Se han propuesto varias teorías, siendo las más importantes en cuanto al número y calidad de investigadores que la apoyan la hipótesis del mundo de ARN y la Teoría del mundo de hierro-sulfuro8 Estas explicaciones no pretenden discernir sobre aspectos religiosos que examinan el papel de la voluntad divina en el origen de la vida (creacionismo), ni sobre aspectos metafísicos que ilustren acerca las causas primigenias.

Historia del problema en la ciencia

La cuestión de la generación espontánea: de Aristóteles a Pasteur

La concepción clásica de la abiogénesis, que actualmente se conoce más específicamente como generación espontánea, sostenía que losorganismos vivos complejos se generaban por la descomposición de sustancias orgánicas. Por ejemplo, los ratones surgían espontáneamente en el grano almacenado o que las larvas aparecían espontáneamente en la carne. El término fue acuñado por el biólogo Thomas Huxley en su obra “Biogenesis and abiogenesis” en 1870.

La tesis de la generación espontánea fue defendida por Aristóteles, quien afirmaba, por ejemplo que era una verdad patente que los pulgonessurgían del rocío que cae de las plantas, las pulgas de la materia en putrefacción, los ratones del heno sucio, los cocodrilos de los troncos en descomposición en el fondo de las masas acuáticas, y así sucesivamente (AristótelesGeneratio Animalium e Historia Animalium). Todos ellos surgían merced a una suerte de fuerza vital a la que da el nombre de “Entelequia“. El término empleado por Aristóteles y traducido posteriormente por espontáneo es “αυτοματικóς”, es decir, fabricado por si mismo.

La autoridad reconocida durante siglos al filósofo estagirita hizo que esta posición prevaleciera durante siglos y fuera admitida por pensadores tan ilustres como DescartesBacon o Newton. Por ejemplo, en el siglo XVI, el químico y naturalista Jan Baptista van Helmont, padre de labioquímica, llega a afirmar en su obra Ortus medicinae 1648 que:

Los piojos, garrapatas, pulgas y gusanos surgen de nuestras vísceras y excrementos. Si juntamos con trigo la ropa que usamos bajo nuestro atuendo cargada de sudor en un recipiente de boca ancha, al cabo de 21 días cambian los efluvios penetrando a través de los salvados del trigo, y transmutando éstos por ratones. Tales se pueden ver de ambos sexos y cruzar con otros que hayan surgido del modo habitual…

Por la parte contraria, en 1546 el médico Girolamo Fracastoro estableció la teoría de que las enfermedades epidémicas estaban provocadas por pequeñas partículas diminutas e invisibles o “esporas“, que podrían no ser criaturas vivas, pero no fue aceptado ampliamente. Posteriormente, Robert Hooke publicó los primeros dibujos sobre microorganismos en 1665. También se le conoce por dar el nombre a lacélula, que descubrió observando muestras de corcho.

Lazzaro Spallanzani, humanista, erudito y cientifico italiano, llamado el "biólogo de biólogos". Uno de los primeros personajes que se preocupó de buscar una explicación cientifica al origen de la vida, combatiendo la idea de la generación espontánea 

Lazzaro Spallanzani, humanista, erudito y científico italiano, llamado el “biólogo de biólogos”. Uno de los primeros personajes que se preocupó de buscar una explicación científica al origen de la vida, combatiendo la idea de la generación espontánea

En el siglo XVII estos supuestos comienzan a cuestionarse, como por Sir Thomas Browne en suPseudodoxia Epidemica, subtitulada Enquiries into Very many Received Tenets, and Commonly Presumed Truths (Indagaciones sobre los principios tantas veces admitidos y las verdades comúnmente supuestas), de 1646, un ataque la las falsas creencias y “errores vulgares”. Sus conclusiones no fueron ampliamente aceptadas. Por ejemplo, su contemporáneo, Alexander Rossescribió:

“Pues poner en cuestión esto (la generación espontánea) es poner en tela de juicio la razón, los sentidos y la experiencia. Si duda de esto, que se vaya a Egipto y allí se encontrará con que los campos se plagan de ratones, engendrados del barro del Nilo para gran calamidad de sus habitantes.”9

En 1676 Anton van Leeuwenhoek descubrió microorganismos que, basándonos en sus dibujos y descripciones podrían tratarse de protozoos y bacterias. Esto encendió el interés por el mundo microscópico.10 El descubrimiento de los microorganismos abre la puerta para que se deseche la posibilidad de que los organismos superiores surjan por generación espontánea, estando reservado este mecanismo para ellos. El primer paso en este sentido lo dio el italiano Francesco Redi, quien probó en 1668 que no aparecía ninguna larva en la carne en descomposición cuando se impedía que las moscas depositaran en ellas sus huevos. Desde el siglo XVII en adelante se ha visto gradualmente que, al menos en el caso de todos los organismos superiores y visibles a simple vista, era falso lo previamente establecido con respecto a la generación espontánea. La alternativa parecía ser el aforismo omne vivum ex ovo: es decir, que todo lo que vive viene de otro ser vivo preexistente (literalmente, del huevo). Sin embargo, el sacerdote católico inglés John Needham defiende el supuesto de la abiogénesis para los microorganismos en su obra “Observations upon the generation, composition and descomposition of animal and vegetable substances” (Londres, 1749). Para ello realiza un experimento calentando un caldo mixto de pollo y maíz y poniéndolo en un frasco de boca ancha, que tras ser tapado con un tapón de corcho, aún aparecían microbios.

En 1768 Lazzaro Spallanzani probó que los microbios venían del aire y se podían eliminar mediante el hervido. Pero no fue hasta 1861 queLouis Pasteur llevó a cabo una serie de cuidadosos experimentos que probaron que los organismos como los hongos y bacterias no aparecían en los medios ricos en nutrientes por ellos mismos en materiales no vivos, lo cual confirmaba la teoría celular.

Darwin

En una carta a Joseph Dalton Hooker del 1 de Febrero de 1871,11 Charles Darwin sugirió que la chispa original de la vida pudo haber comenzado en un “pequeño charco cálido, con todo tipo de sales fosfóricas y de amonio, en presencia además de luz, calor, electricidad, etc.; de modo que se formara un compuesto proteico listo para sufrir cambios aún más complejos”. Continuó explicando que “a día de hoy semejante material sería instantáneamente devorado o absorbido, lo cual no habría sido el caso antes de que los seres vivos se hubieran formado”12 En otras palabras, la presencia de la vida misma hace la búsqueda del origen de la vida dependiente de las condiciones de esterilidad que se dan en el laboratorio. Más precisamente, el oxígeno producido por las diferentes formas de vida es muy activo a escala molecular, lo cual perjudica a cualquier intento de formación de vida.

Aleksandr Oparin (derecha) en el laboratorio 

Aleksandr Oparin (derecha) en el laboratorio

Primeros planteamientos científicos: Oparin y Haldane

Artículo principal: Aleksandr Oparin
Artículo principal: J.B.S. Haldane

Una vez deshechada la generación espontánea, la cuestión del origen de la vida se retrotraía hacia el origen de la primera célula. Los conocimientos de la astronomía y elorigen del sistema solar permitían especular sobre las condiciones en que surgió este sistema vivo. Simultáneamente, Oparin y Haldane elaboraron una serie de hipótesis estableciendo, a partir de estas posibles condiciones la secuencia probable de acontecimientos que originarían la vida.

Hasta 1924 no se realizó ningún progreso real, cuando Aleksandr Ivanovich Oparin y mostró experimentalmente que el oxígeno atmosférico impedía la síntesis de moléculasorgánicas que son constituyentes necesarios para el surgimiento de la vida. Según el profesor Loren S. Graham en su ensayo ” Science, philosophy, and human behavior in the Soviet Union. New York: Columbia University Press” 13 Oparin recibió el impulso para comenzar sus investigaciones de un intento de probar el materialismo dialéctico el el contexto de la guerra fría en la antigua Unión de Republicas Socialistas Soviéticas.

En su obra El origen de la vida en la Tierra,14 15 Oparin exponía una teoría quimiosintética en la que una “sopa primitiva” de moléculas orgánicas se pudo haber generado en una atmósfera sin oxígeno a través de la acción de la luz solar. Éstas se combinarían de una forma cada vez más compleja hasta quedar disueltas en una gotita de coacervado. Estas gotitas crecerían por fusión con otras y se reproducirían mediante fisión en gotitas hijas, y de ese modo podrían haber obtenido un metabolismo primitivo en el que estos factores asegurarían la supervivencia de la “integridad celular” de aquellas que no acabaran extinguiéndose. Muchas teorías modernas del origen de la vida aún toman las ideas de Oparin como punto de partida.
El mismo año J.B.S. Haldane también sugirió que los océanos pre-bióticos de la tierra —muy diferentes de sus correspondientes actuales— habrían formado una “sopa caliente diluída” en la cual los compuestos orgánicos, los constituyentes elementales de la vida, se pudieron haber formado. Esta idea se llamó biopoesis, es decir, el proceso por el cual la materia viva surge de moléculas autorreplicantes pero no vivas.16

Condiciones iniciales

El conocimiento de las condiciones iniciales es de extremada importancia para el estudio del origen de la vida. Para ello se emplea la teoría geoquímica en el estudio de las rocas antiguas y se efectúan simulaciones de laboratorio e in silico. Uno de los puntos centrales es determinar la disponibilidad de elementos y moléculas esenciales, en especial metales, puesto que son indispensables como cofactores en la bioquímica actual, así como su estado redox en las distintas localizaciones .17 Así mismo, es esencial datar las primeras manifestaciones de la vida para aproximar el lapso de tiempo en el que estamos buscando. Según las evidencias actuales, aunque están sujetas a controversia, la vida debió aparecer. tras el enfriamiento del planeta que siguió al intenso bombardeo tardío, hace 4 Ga. Aunque todos los seres vivos actuales parecen provenir de un único organismo ancestral, en este apartado cabe preguntarse si hubo varias apariciones “fortuítas” de formas de vida tras la que sólo sobrevivió una, o si bien esas formas de vida aún sobreviven porque no sabemos buscar, tal vez en ambientes extremos como en las profundidades de la corteza continental o el manto.17

Primeras evidencias directas de aparición de la vida

Una de las formas de verificar la actividad biológica es una curiosa propiedad de los sistemas celulares, como la fotosíntesis que incorporan CO2 de diversas fuentes para organificarlo. Existen dos isótopos estables del carbono, C12 y C13, siendo sus abundancias relativas fijas en laatmósfera. Cuando se incorpora CO2 por un sistema biológico, este prefiere ligerísimamente el isótopo más ligero, enriqueciendo las rocas carbonatadas en el otro isótopo.18

La prueba de una aparición temprana de la vida viene del cinturón supracortical de Isua en Groenlandia occidental y formaciones similares en las cercanas islas de Akilia. El carbono que forma parte de las formaciones rocosas tiene una concentración de δ13elemental de aproximadamente −5.5, lo que debido a que en ambiente biótico se suele preferir el isótopo más ligero del carbono,12C, la biomasa tiene una δ13C de entre −20 y −30. Estas “firmas” isotópicas se preservan en los sedimentos y Mojzis19 ha usado esta técnica para sugerir que la vida ya existió en el planeta hacía 3.850 millones de años. Lazcano y Miller (1994) sugieren que la rapidez de la evolución de la vida está determinada por la tasa de agua recirculante a través de las fumarolas submarinas centrooceánicas. La recirculación completa lleva 10 millones de años, por ello cualquier compuesto orgánico producido por entonces podría ser alterado o destruido por temperaturas que excedan los 300 °C. Ambos estiman que el desarrollo a partir de un genoma de 100 kilobases de un heterótrofo primitivo de ADN/proteínas hasta la generación de un genoma de 7.000 genes de una cianobacteria filamentosa hubiera requerido sólo 7 millones de años.20

Composición hadeica de la atmósfera, los océanos y la corteza terrestre

Según diferentes métodos radiométricos, la acreción y formación de la tierra tuvo que haber tenido lugar en algún momento hace 4,5- 4,6 Ga.(1Ga=1000 millones de años).21 La diferenciación del manto terrestre, a partir de análisis de la serie Samario/Neodimio en rocas de Isua,Groenlandia, pudo haber sido bastante veloz, tal vez en menos de 100 Ma.22 Posteriores estudios confirman esta formación temprana de las capas de silicatos terrestres.23

Morse y MacKenzie han sugerido que los océanos podrían haber aparecido en el eón Hadeico tan pronto como hace 200 millones de años tras la formación de la tierra,24 en un ambiente caliente (100ºC) y reductor y con un pH incial de 5.8 que subió rápidamente hacia la neutralidad. Esta idea ha sido apoyada por Wilde25 quien elevó la datación de los cristales de Zircón encontrados en cuarcitas metamorfizadas del Terranede gneis del Monte Narryer, en Australia occidental, del que previamente se pensaba que era de 4.1–4.2 mil millones de años a 4402 millones de años. Esto significa que los océanos y la corteza continental existieron dentro de los 150 primeros millones de años tras la formación de la tierra. A pesar de esto, el ambiente hadeico era enormemente hostil para la vida. Se habrían dado frecuentes colisiones con grandes objetos cósmicos, incluso de más de 500 kilómetros de diámetro, suficientes para vaporizar el océano durante meses tras el impacto, con vapor caliente mezclado con polvo de rocas elevándose a elevadas altitudes que cubrían todo el planeta. Tras unos cuantos meses la altitud de esas nubes comenzaría a disminuir, pero la base de la nube continuaría aún estando elevada probablemente durante los próximos mil años, tras lo cual comenzaría a llover a una altitud más baja. Durante 2.000 años las lluvias consumirían lentamente las nubes, devolviendo los océanos a su profundidad original sólo 3.000 años tras el impacto.26 El posible bombardeo intenso tardío provocado probablemente por los movimientos posicionales de los planetas gaseosos gigantes, que acribillaron la luna y otros planetas interiores (MercurioMarte y posiblemente la Tierra y Venus) hace entre 3.800 y 4.000 millones de años probablemente habrían esterilizado el planeta si la vida ya hubiera aparecido en ese periodo.

Biogénesis en ambiente cálido vs ambiente frío

Examinando el intervalo de tiempo entre episodios de daños ambientales devastadores por impacto que exceda la escala temporal para que se establezcan protoorganismos autoreplicantes, vemos que el intervalo en el que la vida pudo haberse desarrollado por primera vez sirve para diferentes ambientes primitivos. El estudio llevado a cabo por Maher y Stephenson27 muestra que si los sistemas hidrotermales marinos profundos propician un lugar aceptable para el origen de la vida, la abiogénesis pudo haber sucedido en fechas tan tempranas como entre hace 4.000 y 4.200 millones de años, mientras que si hubiera sucedido en la superficie de la tierra la abiogénesis solo podría haber ocurrido hace entre 3.700 y 4.000 millones de años.

Otros trabajos de investigación sugieren un comienzo de la vida más frío. Los trabajos de Stanley Miller mostraron que los ingredientes de la vida adenina y guanina requieren condiciones de congelación para su síntesis, mientras que la citosina y el uracilo precisan temperaturas de ebullición.28 Basándose en estas investigaciones sugirió que el origen de la vida implicaría condiciones de congelación y meteoritos impactando.29

Un nuevo artículo de la publicación Discover Magazine señala hacia la investigación de Stanley Miller indicando que se pueden formar sieteaminoácidos diferentes y 11 tipos de nucleobases en hielo cuando se dejó amoniaco y cianuro en el hielo antártico entre 1972 y 199730 y una investigación llevada a cabo por Hauke Trinks mostrando la formación de moléculas de ARN de 400 bases de longitud en condiciones de congelación utilizando un molde de ARN (una cadena sencilla de ARN que guía la formación de una nueva cadena). A medida que la nueva cadena de ARN crecía, los nuevos nucleótidos se iba adhiriendo al molde.31 La explicación dada para la inusitada velocidad de estas reacciones a semejante temperatura es que se trataba de una congelación eutéctica. A medida que se forman cristales de hielo, este permanece puro: solo las moléculas de agua se unen al cristal en crecimiento, mientras que las impurezas como la sal o el cianuro quedan excluidas. Estas impurezas acaban apiñadas en bolsillos microscópicos de líquido entre el hielo, y es esta concentración lo que hace que las moléculas choquen entre si con más frecuencia.32

Modelos actuales

No hay un verdadero modelo “estándar” del origen de la vida. Los modelos actualmente más aceptados se construyen de uno u otro modo sobre cierto número de descubrimientos acerca del origen de los componentes celulares y moleculares de la vida, enumerados en el orden más o menos aproximado en el que se postula su emergencia:

  1. Las posibles condiciones prebióticas terminaron con la creación de ciertas moléculas pequeñas básicas (monómeros) de la vida, como los aminoácidos. Esto fue demostrado en el experimento Urey-Miller llevado a cabo por Stanley L. Miller y Harold C. Urey en 1953.
  2. Los fosfolípidos (de una longitud adecuada) pueden formar espontáneamente bicapas lipídicas, uno de los dos componentes básicos de la membrana celular.
  3. La polimerización de los nucleótidos en moléculas de ARN al azar pudo haber dado lugar a ribozimas autoreplicantes (hipótesis del mundo de ARN).
  4. Las presiones de selección para una eficiencia catalítica y una diversidad mayor terminaron en ribozimas que catalizaban la transferencia de péptidos (y por ende la formación de pequeñas proteínas), ya que los oligopéptidos formaban complejos con el ARN para formar mejores catalizadores. De ese modo surgió el primer ribosoma y la síntesis de proteínas se hizo más prevalente.
  5. Las proteínas superan a las ribozimas en su capacidad catalítica y por tanto se convierten en el biopolímero dominante. Los ácidos nucleicos quedan restringidos a un uso predominantemente genómico.

El origen de las biomoléculas básicas, aunque aún no ha sido establecido, es menos controvertido que el significado y orden de los pasos 2 y 3. Los reactivos químicos inorgánicos básicos a partir de los cuales se formó la vida son el metanoamoniacoaguasulfuro de hidrógeno(H2S), dióxido de carbono y anión fosfato.

A fecha de 2008, aún nadie ha sintetizado una protocélula utilizando los componentes básicos que tenga las propiedades necesarias para la vida (el llamado enfoque “de abajo a arriba”). Sin esta prueba de principio, las explicaciones tienden a quedarse cortas. No obstante, algunos investigadores están trabajando en este campo, en especial Jack Szostak de la Universidad Harvard. Otros autores han argumentado que un enfoque “de arriba a abajo” sería más asequible. Uno de estos intentos fue realizado por Craig Venter y colaboradores en el Institute for Genomic Research. Utilizaba ingeniería genética con células procariotas existentes con una cantidad de genes progresivamente menor, intentando discernir en qué punto se alcanzaban los requisitos mínimos para la vida. El biólogo John Desmon Bernal acuñó el término biopoiesis para este proceso, y sugirió que había un número de “estadios” claramente definidos que se podían reconocer a la hora de explicar el origen de la vida:

  • Estadio 1: El origen de los monómeros biológicos
  • Estadio 2: El origen de los polímeros biológicos
  • Estadio 3: La evolución desde lo molecular a la célula.

Bernal sugirió que la evolución darwiniana pudo haber comenzado temprano, en algún momento entre el estadio 1 y 2.

Origen de las moléculas orgánicas

El experimento de Miller y Urey intentó recrear las condiciones químicas de la Tierra primitiva en el laboratorio y sintetizó algunos de los “ladrillos” de la vida.

Los experimentos de Miller

Artículo principal: Experimento de Miller y Urey
Instrumentos  originales empleados para llevar a cabo el experimento de Miller y Urey 

Instrumentos originales empleados para llevar a cabo el experimento de Miller y Urey

Los experimentos, que comenzaron en 1953, fueron llevados a cabo por Stanley Miller, bajo condiciones simuladas que recordaban aquellas que se pensaba que habían existido poco después de que la Tierra comenzara su acreción a partir de la nebulosasolar primordial. Los experimentos se llamaron “experimentos de Miller”. El experimento original de 1953 fue realizado por Miller cuando era estudiante de licenciatura y su profesor Harold Urey. El experimento usaba una mezcla altamente reducida de gases (metano, amoniaco e hidrógeno). No obstante la composición de la atmósfera terrestreprebiótica aún resulta materia de debate. Otros gases menos reductores proporcionan una producción y variedad menores. En un momento se pensó que cantidades apreciables de oxígeno molecular estaban presentes en la atmósfera prebiótica, que habrían impedido esencialmente la formación de moléculas orgánicas. No obstante, el consenso científico actual es que este no era el caso. El experimento mostraba que algunos de los monómeros orgánicos básicos (como los aminoácidos) que forman los ladrillos de los polímeros de la vida moderna se pueden formar espontáneamente. Las moléculas orgánicas más simples están lejos de lo que es una vida autorreplicante completamente funcional. Pero en un ambiente sin vida preexistente estas moléculas se podrían haber acumulado y proporcionado un ambiente rico para la evolución química (“teoría de la sopa”).

Por otra parte, la formación espontánea de polímeros complejos a partir de los monómeros generados abióticamente bajo esas condiciones no es un proceso tan sencillo. Además de los monómeros orgánicos básicos necesarios, también se formaron en altas concentraciones durante los experimentos compuestos que podrían haber impedido la formación de la vida.

Se ha postulado otras fuentes de moléculas complejas, incluyendo fuentes de origen extraterrestres estelares o interestelares. Por ejemplo, a partir de análisis espectrales, se sabe que las moléculas orgánicas están presentes en meteoritos y cometas. En el2004, un equipo detectó trazas de hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH’s) en unanebulosa, la molécula más compleja hasta la fecha encontrada en el espacio. El uso de PAH’s también ha sido propuesto como un precursor del mundo de ARN en la hipótesis del mundo de PAH’s (PAH world).

Se puede argumentar que el cambio más crucial que aún sigue sin recibir respuesta por esta teoría es cómo estos “ladrillos” orgánicos relativamente simples polimerizan y forman estructuras más complejas, interactuando de modo consistente para formar una protocélula. Por ejemplo, en un ambiente acuoso la hidrólisis de oligómeros/polímeros en sus constituyentes monoméricos está energéticamente favorecida sobre la condensación de monómeros individuales en polímeros. Además, el experimento de Miller produce muchas substancias que acabarían dando reacciones cruzadas con los aminoácidos o terminar la cadena peptídica.

Experimentos de Fox

Entre las décadas de los 50 y los 60Sidney W. Fox, estudiaba la formación espontánea de estructuras peptídicas bajo condiciones que plausiblemente pudieran haber existido tempranamente en la historia de la tierra. Demostró que los aminoácidos podían formar espontáneamente pequeños péptidos. Estos aminoácidos y pequeños péptidos podían haber sido estimulados para formar membranas esféricas cerradas, llamadas microesferas. Fox describió este tipo de formaciones como “protocélulas”, esferas de proteínas que podían crecer y reproducirse.

Experimentos de Joan Oró. Bases nitrogenadas

Joan Oró fue un español catalán que obtuvo en sus experimentos sobre el origen de la vida bases nitrogenadas, que son los elementos fundamentales del ADN.

En 1961 Juan Oró, añadió ácido cianhídrico al caldo primigenio y obtuvo algunas purinas. En 1962, en otro experimento, añadió formaldehído y consiguió la síntesis de dos azúcaresribosa y desoxirribosa, componentes de soporte de los ácidos nucléicos en el ADN y ARN.

Hipótesis de Eigen

A principios de los años 1970 se organizó una gran ofensiva al problema del origen de la vida por un equipo de científicos reunidos en torno aManfred Eigen del instituto Max Planck. Intentaron examinar los estados transitorios entre el caos molecular de una sopa prebiótica y los estados transitorios de un hiperciclo de replicación, entre el caos molecular en una sopa prebiótica y sistemas macromoleculares autorreproductores simples.

En un hiperciclo, el sistema de almacenamiento de información (posiblemente ARN) produce una enzima, que cataliza la formación de otro sistema de información en secuencia hasta que el producto del último ayuda a la formación del primer sistema de información. Con un tratamiento matemático, los hiperciclos pueden crear cuasiespecies, que a través de selección natural entraron en una forma de evolución darwiniana. Un impulso a la teoría del hiperciclo fue el descubrimiento de que el ARN, en ciertas circunstancias se transforma en ribozimas, una forma de enzima de ARN.

Hipótesis de Wächtershäuser

Fumarolas negras. Algunas teorias  afirman que la vida surgió en las proximidades algún tipo de fuente hidrotermal submarina. 

Fumarolas negras. Algunas teorías afirman que la vida surgió en las proximidades algún tipo de fuente hidrotermalsubmarina.

Otra posible respuesta a este misterio de la polimerización fue propuesta por Günter Wächtershäuser en 1980, en su teoría del hierrosulfuro. En esta teoría, postuló la evolución de las rutas (bio)químicas como el fundamento de la evolución de la vida. Incluso presentó un sistema consistente para rastrear las huellas de la actualbioquímica desde las reacciones ancestrales que proporcionaban rutas alternativas para la síntesis de “ladrillos orgánicos” a partir de componentes gaseosos simples.

Al contrario que los experimentos clásicos de Miller, que dependían de fuentes externas de energía (como relámpagos simulados o irradiación UV), los “sistemas de Wächstershäuser” vienen con una fuente de energía incorporada, los sulfuros de hierro y otros minerales (por ejemplo la pirita). La energía liberada a partir de las reaccionesredox de esos sulfuros metálicos, no sólo estaba disponible para la síntesis de moléculas orgánicas, sino también para la formación de oligómeros y polímeros. Se lanza por ello la hipótesis de que tales sistemas podrían ser capaces de evolucionar hasta formar conjuntos autocatalíticos de entidades autorreplicantes metabólicamente activas que serían los precursores de las actuales formas de vida.

El experimento tal y como fue llevado a cabo rindió una producción relativamente pequeña de dipéptidos (del 0,4% al 12,5 %) y una producción inferior de tripéptidos (0,003%) y los autores advirtieron que: “bajo estas mismas condiciones los dipéptidos se hidrolizaban rápidamente.”33 Otra crítica del resultado es que el experimento no incluía ninguna organomolécula que pudiera con mayor probabilidad dar reacciones cruzadas o terminar la cadena (Huber y Wächsterhäuser, 1998).

La última modificación de la hipótesis del hierro-sulfuro fue propuesta por William Martin y Michael Russell en 2002.34 De acuerdo con su escenario, las primeras formas celulares de vida pudieron haber evolucionado dentro de las llamadas “chimeneas negras” en las profundidades donde se encuentran las zonas de expansión del fondo oceánico. Estas estructuras consisten en cavernas a microescala que están revestidas por delgadas paredes membranosas de sulfuros metálicos. Por tanto, estas estructuras resolverían varios puntos críticos de los sistemas “puramente” de Wächstershäuser de una sola vez:

  1. Las microcavernas proporcionan medios para concentrar las moléculas recién sintetizadas, por tanto aumentando la posibilidad de formar oligómeros.
  2. Los abruptos gradientes de temperatura que se encuentran dentro de una chimenea negra permiten establecer “zonas óptimas” de reacciones parciales en diferentes regiones de la misma (por ejemplo la síntesis de monómeros en las zonas más calientes, y la oligomerización zonas más frías).
  3. El flujo de agua hidrotermal a través de la estructura proporciona una fuente constante de “ladrillos” y energía (sulfuros metálicos recién precipitados).
  4. El modelo permite una sucesión de diferentes pasos de evolución celular (química prebiótica, síntesis de monómeros y oligómeros, síntesis de péptidos y proteínas, mundo de ARN, ensamblaje de ribonucleoproteínas y mundo de ADN) en una única estructura, facilitando el intercambio entre todos los estadios de desarrollo.
  5. La síntesis de lípidos como medio de “aislar” las células del medio ambiente no es necesaria hasta que básicamente estén todas las funciones celulares desarrolladas.

Este modelo sitúa al “último antepasado común universal” (LUCA, del inglés Last Universal Common Ancestor) dentro de una chimenea negra, en lugar de asumir la existencia de una forma de vida libre de LUCA. El último paso evolutivo sería la síntesis de una membrana lipídica que finalmente permitiera al organismo abandonar el sistema en el interior de la microcaverna de las chimeneas negras y comenzar su vida independiente. Este postulado de una adquisición tardía de los lípidos es consistente con la presencia de tipos completamente diferentes de lípidos de membrana en arqueobacterias y eubacterias (más los eucariotas) con una fisiología altamente similar en todas las formas de vida en otros aspectos.

Otro asunto sin resolver en la evolución química es el origen de la homoquiralidad, por ejemplo todos los monómeros tienen la misma “mano dominante” (los aminoácidos son zurdos y los ácidos nucleicos y azúcares son diestros). La homoquiralidad es esencial para la formación deribozimas funcionales (y probablemente también de proteínas). El origen de la homoquiralidad podría explicarse simplemente por una asimetría inicial por casualidad seguida de una descendencia común.

Los trabajos llevados a cabo en 2003 por científicos de Purdue identificaron el aminoácido serina como la probable raíz que provoca la homoquiralidad de las moléculas. La serina produce enlaces particularmente fuertes con los aminoácidos de la misma quiralidad, lo cual resulta en un grupo de ocho moléculas que podrían todas ella ser diestras o zurdas. Esta propiedad se contrapone a la de otros aminoácidos que son capaces de formar enlaces débiles con los aminoácidos de quiralidad opuesta. Aunque el misterio de por qué acabó siendo dominante la serina zurda aún está sin resolver, los resultados sugieren una respuesta a la cuestión de la transmisión quiral: el cómo las moléculas orgánicas de una quiralidad mantienen la dominancia una vez que se establece la asimetría.

Teoría de la playa radioactiva

Zachary Adam35 de la Universidad de Washington en Seattle afirma que procesos mareales mayores por los actuales producidos por una luna situada a una distancia mucho menor podrían haber concentrado partículas radiactivas de uranio y otros elementos radiactivos en la marea alta en las playas primordiales donde debieron haber sido los responsables de generar los componentes elementales de la vida. De acuerdo con los modelos de computación publicados en Astrobiology36 un depósito de tales materiales radiactivos podría haber mostrado la misma reacción nuclear autosostenida que se encuentra en el yacimiento de Uranio de Oklo, en Gabón. Esta arena radiactiva proporciona suficiente energía para generar moléculas orgánicas, como aminoácidos y azúcares a partir de acetonitrilo procedente del agua. La monazita radiactiva también libera fosfatos solubles en las regiones que se encuentran entre los granos de arena, haciéndolos biológicamente “accesibles”. Asi pues los aminoácidos, azúcares y fosfatos solubles pueden ser producidos simultáneamente, de acuerdo con Adam. Los actínidosradiactivos, que entonces se encontraban en mayores concentraciones, pudieron haber formado parte de complejos organo-metálicos. Estos complejos pudieron haber sido importantes como primeros catalizadores en los procesos de la vida.

John Parnell de la Universidad de Aberdeen sugiere que tales procesos formaron parte del “crisol de la vida” en los comienzos de cualquier planeta rocoso hasta que este fuera lo sificientemente grande para generar un sistema de tectónica de placas que aportara minerales radiactivos a la superficie. Puesto que se cree que la tierra en sus orígenes estaba formada por muchas “microplacas”, se darían condiciones favorables para este tipo de procesos.

Homoquiralidad

Algunos procesos de la evolución química deberían explicar el origen de la homoquiralidad, es decir, el hecho de que todos los componentes elementales de los seres vivos tienen la misma “quiralidad”, siendo los aminoácidos levógiros, los azúcares ribosa y desoxirribosa de los ácidos nucleicos son dextrógiros, así como los fosfoglicéridos quirales. Se pueden sintetizar moléculas quirales, pero en ausencia de una fuente de quiralidad o de un catalizador quiral se forman en una mezca 50/50 de ambos enantiómeros, a la cual se le llama mezcla racémica. Clark sugirió que la homoquiralidad pudo comenzar en el espacio, puesto que los estudios sobre los aminoácidos del meteorito Murchisonmostraron que la L-alanina era dos veces más frecuente que la forma D y el ácido L-glutámico era 3 veces más prevalente que su contrapartida Dextrógira. Se ha sugerido que la luz polarizada tuvo el poder de destruir uno de los enantiómeros dentro del disco protoplanetario. Noyes ha demostrado que la desintegración beta provocaba la destrucción de la D-leucina en una mezcla racémica y que la presencia de 14C, presente en grandes cantidades en las sustancias orgánicas del ambiente temprano de la tierra, podría haber sido la causa.37 Robert M. Hazen ha publicado informes de experimentos realizados en distintas superficies cristalinas quirales que actuaban como posibles lugares de concentración y ensamblaje de monómeros quirales en macromoléculas.38 Una vez estabilizado el sistema, la quiralidad podría haber sido seleccionada favorablemente por la evolución.39 Los trabajos con compuestos orgánicos encontrados en meteoritos tienden a sugerir que la quiralidad es una característica de la sínteis abiogénica, puesto que los aminoácidos actuales son levógiros, mientras que los azúcares son predominantemente dextrógiros.40

Autoorganización y replicación

Artículo principal: Autoorganización

Si se considera, como a menudo sucede, a la autoorganización y autoreplicación como los hitos principales de los sistemas vivos, hay que decir que hay muchos tipos de moléculas abióticas que exhiben estas características en las condiciones adecuadas. Por ejemplo, Martin y Russel mostraron que la formación de un compartimento distinto del ambiente por membranas celulares y la autoorganización de reaccionesredox autocontenidas son los atributos más conservados entre los seres vivos, y esto les lleva a argumentar que la materia inorgánica con estos atributos podrían estar entre los atributos más probables del antepasado común de todos los seres vivos.41

De las moléculas orgánicas a las protocélulas

La cuestión de “¿Cómo unas simples moléculas orgánicas forman una protocélula?” lleva mucho tiempo sin respuesta, pero existen muchas hipótesis. Algunas de estas postulan una temprana aparición de los ácidos nucleicos (“genes-first”) mientras que otras postulan que primero aparecieron las reacciones bioquímicas y las rutas metabólicas (“metabolism-first”). Recientemente están apareciendo tendencias con modelos híbridos que combinan aspectos de ambos.

Modelos “primero genes”: el mundo de ARN

ARN con sus bases nitrogenadas a la izquierda y ADN a la derecha. 

ARN con sus bases nitrogenadas a la izquierda y ADN a la derecha.

Artículo principal: hipótesis del mundo de ARN

La hipótesis del mundo de ARN fue enunciada por Walter Gilbert, de Harvard en base a los experimentos de Thomas Cech (Universidad de Colorado) y Sidney Altman (Yale) en 1980.42 Sugiere que las moléculas relativamente cortas de ARN se podrían haber formado espontáneamente de modo que fueran capaces de catalizar su propia replicación continua. Es difícil de calibrar la probabilidad de esta formación. Se han expuesto algunas hipótesis de cómo pudo haber sucedido. Las primeras membranas celulares pudieron haberse formado espontáneamente a partir de proteinoides —moléculas similares a proteínas que se producen cuando se calientan soluciones de aminoácidos—. Cuando están presentes a la concentración correcta en solución acuosa, forman microesferas que, según se ha observado, presentan una conducta similar a los compartimientos rodeados de membrana.

Otras posibilidades incluyen sistemas de reacciones químicas que tienen lugar en el interior de sustratos de arcilla o en la superficie de rocas piríticas. Entre los factores que apoyan un papel importante para el ARN en la vida primitiva se incluye su habilidad para replicar (véase el Monstruo de Spiegelman). Su habilidad para actuar tanto para almacenar información y catalizar reacciones químicas (como ribozimas); su papel extremadamente importante como intermediario en la expresión y mantenimiento de la información genética (en forma de ADN) en los organismos modernos y en la facilidad de su síntesis química o al menos de los componentes de la molécula bajo las condiciones aproximadas de la tierra primitiva. Se han producido artificialmente en el laboratorio moléculas de ARN relativamente cortas capaces de duplicar a otras.43

Un punto de vista ligeramente distinto sobre esta misma hipótesis es la de que un tipo diferente de ácido nucleico, como los ácidos nucleicos peptídicos (ANP) o los ácidos nucleicos de treosa (TNA) fueron los primeros en emerger como moléculas autorreproductoras para ser reemplazadas por el ARN sólo después.44 .45

Aún quedan algunos problemas con la hipótesis del mundo de ARN, en particular la inestabilidad del ARN cuando se expone a la radiación ultravioleta, la dificultad de activar y ligar los nucleótidos y la carencia de fosfato disponible en solución requerida para construir su columna vertebral y la inestabilidad de la base citosina (que es susceptible a la hidrólisis). Recientes experimentos también sugieren que las estimaciones originales del tamaño de una molécula de ARN capaz de autorreplicación eran muy probablemente ampliamente subestimadas. Formas más modernas de la teoría del mundo de ARN proponen que una simple molécula era capaz de autorreplicación (que otro “Mundo” por tanto evolucionó con el tiempo hasta producir el mundo de ARN). En este momento, no obstante, las distintas hipóteis tienen insuficientes pruebas que lo apoyen. Muchas de estas pueden ser simuladas y probadas en el laboratorio, pero la ausencia de rocas sedimentarias sin alterar de un momento tan temprano en la historia de la tierra nos deja pocas oportunidades de probar robustamente esta hipótesis.

Modelos “primero el metabolismo”: el mundo de hierro-sulfuro y otros

Chimeneas de Tynagh (circulos oscuros) junto con burbujas. Según una teoria   los lugares donde surgió  el  metabolismo podrian ser  semejantes a estas formaciones 

Chimeneas de Tynagh (circulos oscuros) junto con burbujas. Según una teoría46 los lugares donde surgió el metabolismo podrían ser semejantes a estas formaciones

Algunos modelos rechazan la idea de la autorreplicación de un “gendesnudo” y postulan la emergencia de un metabolismo primitivo que pudo proporcionar un ambiente para la posterior emergencia de la replicación del ARN. Una de las más tempranas encarnaciones de esta idea fue presentada en 1924 por la noción de Alexander Oparinde primitivas vesículas autorreplicantes que precedieron al descubrimiento de la estructura del ADN. Las variantes más recientes de los años 1980 y 1990 incluyen la teoría del mundo de hierro-sulfuro de Günter Wächtershäuser y modelos presentados porChristian de Duve basados en la química de los tioésteres.

Entre algunos modelos más abstractos y teóricos de la plausibilidad de la emergencia del metabolismo sin la presencia de genes se incluye un modelo matemático presentado por Freeman Dyson a principios de los años 1980 y la noción de Stuart Kauffman de conjuntos colectivamente autocatalíticos, discutidos ya avanzada la década. Sin embargo, la idea de que un ciclo metabólico cerrado, como el ciclo reductor del ácido cítrico propuesto por Günter Wächstershäuser, pudo formarse espontáneamente, aún permanece sin pruebas. De acuerdo con Leslie Orgel, un líder en los estudios sobre el origen de la vida durante algunas de las pasadas décadas, hay razones para creer que la afirmación permanecerá así. En un artículo titulado “Self-Organizing Biochemichal Cycles”,47 Orgel resume su análisis de la propuesta estipulando que “Por ahora no existe razón para esperar que ciclos de múltiples pasos como el ciclo reductor del ácido cítrico pudiera autoorganizarse en la superficie de FeS/FeS2 o de algún otro mineral.” Es posible que otro tipo de ruta metabólica fuera usada en los comienzos de la vida. Por ejemplo, en lugar del ciclo reductivo delácido cítrico, la ruta “abierta del acetil-CoA” (otra de las cuatro vías reconocidas de fijación de dióxido de carbono en la naturaleza actualmente) podría ser más compatible con la idea de autoorganización en una superficie de sulfuro metálico. La enzima clave de esta vía, monóxido de carbono deshidrogenasa/acetil-CoA tiene anclados grupos mixtos de sulfuro de hierro y níquel en sus centros de reacción y cataliza la formación de acetil-CoA (que podría ser recordado como una forma moderna de acetilotiol) en un único paso.

Teoría de la burbuja

Las olas que rompen en las costas crean una delicada espuma compuesta por burbujas. Los vientos que barren el océano tienen tendencia a llevar cosas a la costa, de forma similar a la madera que se junta a la deriva en una playa. Es posible que las moléculas orgánicas se pudieran concentrar en los bordes costeros de un modo parecido. Las aguas costeras más someras también tienden a ser más cálidas, concentrando más tarde las moléculas orgánicas por evaporación. Mientras las burbujas formadas mayormente por agua estallan rápidamente, sucede que las burbujas de grasas son mucho más estables, dándole más tiempo a cada burbuja en particular para llevar a cabo estos cruciales experimentos.

Los fosfolípidos son un buen ejemplo de un compuesto graso que se cree que fue prevalente en los mares prebióticos. Debido a que los fosfolípidos contienen una cabeza hidrofóbica en un extremo y una cola hidrofílica en el otro, tienen tendencia a formar espontáneamente bicapas lipídicas en agua. Una burbuja de monocapa lipídica solo puede contener grasa y una burbuja de bicapa lipídica solo puede contener agua y fue un probable precursor de las modernas membranas celulares. Si una proteína acaba incrementando la integridad de su burbuja nodriza, entonces la burbuja tiene una gran ventaja y acaba situándose en la cúspide de la selección natural. La primitiva reproducción se podría visualizar cuando las burbujas estallaban, liberando el resultado del experimento en su medio circundante. Una vez que se libera una cantidad suficiente del “material correcto”, el desarrollo de los primeros procariotaseucariotas y organismos multicelulares se podía lograr.48De modo similar, las burbujas formadas completamente por moléculas similares a proteínas, llamadas microesferas, se formarían espontáneamente bajo las condiciones adecuadas. Pero no hay precursores probables de las modernas membranas celulares, puesto que las membranas celulares están compuestas primariamente de componentes lipídicos más que de componentes aminoacídicos.

Un modelo reciente puesto a punto por Fernando y Rowe49 sugiere que el confinamiento de un metabolismo autocatalítico no-enzimático dentro de las protocélulas podría haber sido un modo de evitar el problema de las reacciones colaterales que son típicas de los modelos de “metabolismo primero”.

Modelos híbridos

Una creciente comprensión de la inadecuación de modelos puramente “genes first” o “metabolism-first”, está llevando a tendencias hacia modelos que incorporan aspectos de ambos.

Otros modelos

Autocatálisis

El etólogo británico Richard Dawkins escribió sobre la autocatálisis como una explicación potencial para el origen de la vida en su libro La historia del antepasado (2004). Los autocatalizadores son substancias que catalizan su propia producción y por tanto la propiedad de ser un replicador molecular simple. En este libro, Dawkins cita experimentos llevados a cabo por Julius Rebek y colaboradores en el Sripps Research Institute de California en el que combinan aminoadenosina y éster de pentafluorofenilo con el autocatalizador éster triacído de aminoadenosina (AATE). Un sistema del experimento contenía variantes de AATE que catalizaban su propia síntesis. Este experimento demostraba la posibilidad de que la autocatalisis podía mostrar competición entre una población de entidades con herencia, que podía ser interpretada como una forma rudimentaria de selección natural.

Teoría de la arcilla

Graham Cairns-Smith, de la universidad de Glasgow, presentó una hipótesis sobre el origen de la vida en 1985 basada en la arcilla y fue adoptada como una ilustración plausible por solo unos pocos científicos (incluyendo a Richard Dawkins). La teoría de la arcilla postula que las moléculas orgánicas complejas crecieron gradualmente en una plataforma de replicación no orgánica preexistente -cristales de silicato en disolución-. La complejidad de las moléculas acompañantes que se desarrollaba como una función de las presiones de selección en tipos de cristales de arcilla es entonces extraída para servir a la replicación de moléculas orgánicas independientemente de su “pista de despegue” en su silicato.

Cairns-Smith es un firme crítico de otros modelos de evolución química.50 No obstante, él admite que, como muchos modelos del origen de la vida, el suyo también tiene defectos (Horgan 1991). Es verdaderamente, “sacar la vida debajo de las piedras”.

Peggy Rigou del Instituto Nacional de Investigación Agronómica de EE. UU. (INRA), en Jouy-en-Josas, Francia, publicó en la edición del 11 de febrero de Science News que los priones son capaces de unirse a partículas de arcilla y abandonar estas partículas cuando la arcilla se carga negativamente. Mientras no se hace ninguna referencia en el apartado de implicaciones para las teorías del origen de la vida, esta investigación podría sugerir que los priones son una ruta probable hacia las primeras moléculas reproductoras. En 2007, Kahr y colaboradores publicaron sus experimentos que examinan la idea de que los cristales pueden actuar como una fuente de información transferible, usando cristales de ftalato de potasio hidrogenado. Los cristales “Madre” con imperfecciones fueron cortados y usados como semillas para criar cristales “hijos” a partir de la disolución. Entonces examinaron la distribución de las imperfecciones en el sistema cristalino y encontraron que las imperfecciones de los cristales madre realmente se reproducían en los hijos. Los cristales hijos tenían muchas imperfecciones adicionales. Para una conducta paragenética las imperfecciones adicionales deberían ser mucho menores que las de los padres, y de ahí que Kahr concluya que los cristales “No eran lo suficientemente fieles como para almacenar información de una generación a la siguiente”51 52

Modelo de Gold de “Biosfera profunda y caliente”

El descubrimiento de los nanobios (estructuras filamentosas más pequeñas que las bacterias que contienen ADN) en rocas profundas, llevó a una teoría controvertida presentada por Thomas Gold a principios de los años 1990 en la que se exponía que la vida se desarrolló al principio no en la superficie de la Tierra, sino varios kilómetros bajo la superficie. Ahora se sabe que la vida microbiana es abundante a más de cinco kilómetros bajo la superficie de la Tierra en forma de arqueobacterias, que se considera que se originaron o antes o aproximadamente al mismo tiempo que las eubacterias, muchas de las cuales viven en la superficie, incluyendo los océanos. Se ha afirmado que el descubrimiento de vida microbiana bajo la superficie de otro cuerpo del Sistema Solar daría un crédito significativo a esta teoría. También decía que un suministro de nutrientes de una fuente profunda e inalcanzable promovería la supervivencia porque la vida que surge en un montón de materia orgánica probablemente consumiría todo su alimento y acabaría extinguiéndose.

El mundo de lípidos

Hay una teoría que afirma que las primeras substancias autorreplicantes eran de tipo lipídico.53 Se sabe que los fosfolípidos forman bicapas en el agua si están sometidas a agitación. Esta estructura es idéntica a la de las membranas celulares. Estas molécuas no se encontraban en la tierra primigenia, aunque otras cadenas anfifílicas largas también forman membranas. Además, estos cuerpos se pueden expandir (por inserción de lípidos adicionales) y bajo una expansión excesiva pueden sufrir escisiones espontáneas que conservan el mismo tamaño y composición de lípidos en ambas progenies. La idea principal de esta teoría es que la composición molecular de los cuerpos lipídicos es la primera forma de almacenar información y la evolución conduce a la aparición de entidades poliméricas como el ARN o el ADN que pueden almacenar información favorablemente. Aún no se ha hablado de ningún mecanismo que apoye la teoría del mundo de lípidos.

El modelo del polifosfato

El problema con muchos de los modelos de abiogénesis es que el equilibrio termodinámico favorece a los aminoácidos dispersos antes que a sus polímeros, los polipéptidos; es decir, que la polimerización es endotérmica. Lo que hace falta es una causa que promueva la polimerización. Una solución al problema puede encontrarse en las propiedades de los polifosfatos.54 55 Los polifosfatos se forman por la polimerización de los iones ordinarios de monofosfato (PO4-3) bajo la acción de la radiación ultravioleta. Los polifosfatos pueden catalizar la polimerización de los aminoácidos a polipéptidos, reduciendo la barrera de energía y haciendo así factible el proceso.

Hipótesis del mundo de HAP

Ensamblaje de un apilamiento de HAPs. 

Ensamblaje de un apilamiento de HAPs.

Artículo principal: Hipótesis del mundo de HAP

Se ha postulado otras fuentes de moléculas complejas, incluyendo algunas de origen extraterrestre estelar o interestelar. Por ejemplo, se sabe a partir de análisis espectrales y directos que las moléculas orgánicas están presentes en cometas y meteoritos. En 2004, un equipo de investigación detecto trazas de hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs) en una nebulosa.56 Estas son las moléculas más complejas encontradas en el espacio hasta el momento. El uso de los HAP ha sido también propuesto como precursor del mundo de ARN en la hipótesis del mundo de HAP.57 El Telescopio espacial Spitzer ha detectado recientemente una estrella, la HH 46-IR, que se esta formando en un proceso similar al sol. En el disco de material que rodea la estrella hay una gran variedad de moléculas que incluyen los compuestos de cianuro, hidrocarburos e hidróxido de carbono. También se han encontrado HAPs por toda la superfice de la galaxia M81, que está a 12 millones de años luz de la tierra, confirmando su amplia distribución en el espacio.58

El modelo de la ecopoiesis

El modelo de la ecopoiesis ha sido desarrollado por los científicos brasileiros Félix de Sousa y Rodrigues Lima.59 Es un modelo que integra elementos y observaciones de varios otros. En esta teoría es el ambiente físico (Οικος) el que promueve la aparición de la vida en los estadíos tempranos en lugar de hacerlo la aparición al azar de organismos que posteriormente condicionan el entorno, en especial, en cuanto a la acumulación de oxígeno. Propone que los ciclos geoquímicos de los elementos biogénicos, dirigidos por una atmósfera primordial rica en oxígeno procedente de la fotólisis del vapor de agua evaporado de los océanos e hipercarbónica, pudieron ser la base de un metabolismo planetario de carácter espacialmente continuo y global, que habría precedido y condicionado la aparición gradual de una vida como la actual, organizada en organismos discontinuos (individualizados). Algunas de sus predicciones serían las siguientes:

  • La fotólisis y posterior escape del hidrógeno acumularía una cantidad significativa de oxígeno en la atmósfera primitiva.
  • Se generaría un potencial redox entre las zonas de producción fotolítica de oxígeno y el ambiente submarino con minerales reductores, en especial, de hierro divalente.
  • Estas interacciones darían lugar a un metabolismo global de base geoquímica, el “holoplasma”, con la aparición de “ciclos” (como los actuales del carbono o del fosfato) de elementos biogénicos.
  • Este “protometabolismo” debería ser congruente con las principales rutas metabólicas que encontramos hoy en día.
  • El medio hipercarbónico aumentan los cationes divalentes y por ello la carboxilación (fijación de CO2 a otras moléculas) es energéticamente favorable. Se requeriría, no obstante, de ciertos hidrocarburos de la litosfera, en especial acetileno, que podría convertirse por hidratación y carboxilación en intermediarios del ciclo de Krebs reversible. Este sería el elemento más característico de la circulación del carbono en la ecosfera primitiva.
  • Se aplica el principio de congruencia: Se postula la existencia de una continuidad entre los factores protobiológicos ambientales y el metabolismo actual. Este se puede rastrear en las coenzimas claves. Posteriormente se produciría la incorporación de estas actividades a unidades catalíticas durante el mundo de ARN. El hecho de que estas coenzimas estén relacionadas estructuralmente con los nucleótidos con ribosa parece confirmar este extremo. El ambiente hipercarbónico también favorecería la propagación quiral de uno de los enantiómeros una vez seleccionado.
  • El camino hacia las protocélulas se realizaría mediante una sucesión de “hábitos”. En principio habría una agregación de materia orgánica (hábito flocular) debida a principios sencillos como la baja actividad de agua, la coalescencia hidrófoba y la formación de tioácidos y su extracción parcial en la fase lipídica.
  • En la siguiente fase evolutiva (hábito reticular) aumenta la integración entre las fases de los flóculos (lipídica, peptídica y de polímeros fosforilados) dándose lugar a la traducción. Se agregarían vacuolas “metabólicas” con vacuolas ácidas o respiratorias, dando lugar a retículos que posteriormente se fusionarían en un único compartimiento con el “hábito celular”.

Exogénesis: vida extraterreste “primitiva”

Otra alternativa a la abiogénesis terrícola es la hipótesis de que la vida primitiva pudo haberse formado originalmente fuera de la Tierra (adviértase que exogénesis está relacionado, pero no es lo mismo que la noción de panspermia). Se supone que una lluvia de material procedente de cometas que se precipitó sobre la Tierra primitiva pudo haber traído cantidades significativas de moléculas orgánicas complejas y, quizá, la misma vida primitiva formada en el espacio y fue traída a la Tierra por material cometario o asteroides de otros sistemas estelares.

Los componentes orgánicos son relativamente comunes en el espacio, especialmente en el Sistema Solar exterior, donde las sustanciasvolátiles no son evaporadas por el calentamiento solar. En los cometas se encuentran incrustaciones de capas externas de material oscuro que, se piensa, son sustancias bituminosas compuestas por material orgánico complejo formado por compuestos de carbono simples tras reacciones iniciadas mayormente por irradiación por luz ultravioleta.

Una hipótesis relacionada con ésta es que la vida se formó en primer lugar en el Marte primigenio y fue transportada a la Tierra cuando material de su corteza fue expulsada de Marte por un asteroide e impactos cometarios para más tarde alcanzar la Tierra. Es difícil encontrar evidencias para ambas hipótesis y puede que haya que esperar a que se traigan muestras de cometas y de Marte para su estudio. Ninguna de ellas responde realmente a la cuestión de como se originó por primera vez la vida, sino que meramente traslada este origen a otro planeta o cometa. No obstante, esta hipótesis extiende tremendamente el abanico de condiciones bajo el cual se pudo haber formado la vida, desde las posibles condiciones primitivas de la Tierra a literalmente las condiciones de todo el Universo.

Teoría de la panspermia

Formación en un meteorito marciano que se creia que era una bacteria. 

Formación en un meteorito marciano que se creía que era una bacteria.
Artículo principal: Panspermia

La ventaja de las hipótesis de un origen extraterrestre de la vida primitiva es que incrementa el campo de probabilidad para que la vida se desarrolle. No se requiere que se desarrolle en cada planeta en el cual se halle, sino más bien en una sola localización y posteriormente se extiende por la galaxia hacia otros sistemas estelares a través del material cometario. Esta idea ha recibido impulsos debido a recientes descubrimientos sobre microbios muy resistentes.60 Una alternativa a la abiogénesis terrestre es la hipótesis de la panspermia que sugiere que las “semillas” o la esencia de la vida prevalecen diseminadas por todo el universo y que la vida comenzó en la Tierra gracias a la llegada de tales semillas a nuestro planeta. Estas ideas tienen su origen en algunas de las consideraciones del filósofo griego Anaxágoras. El astrónomo Sir Fred Hoyle también apoyó la idea de la panspermia. Se basa en la comprobación de que ciertos organismos terrestres (ciertas bacteriascianobacterias y líquenes) son tremendamente resistentes a condiciones adversas y que eventualmente pueden viajar por el espacio y colonizar otros planetas.

Hipótesis de la génesis múltiple

Se habría dado la aparición de diferentes formas de vida casi simultáneamente en la historia temprana de la tierra.61 Dado que parece existir un único antepasado común entre todos los seres vivos, las otras formas estarían extinguidas, dejándonos fósiles a través de su diferente bioquímica. P.ej. por el uso de otros elementos, como el arsénico en lugar del fósforo, y sobreviviendo como extremófilas o simplemente permaneciendo ignoradas al ser análogos a los organismos del actual arbol de la vida. Hartman, por ejemplo, combina algunas teorías proponiendo lo siguiente:62

“Los primeros organismos autorreplicantes fueron arcillas ricas en hierro que fijaban dióxido de carbono en el ácido oxálico y otros ácidos dicarboxílicos. El sistema de replicación de las arcillas y su fenotipo metabólico evolucionó entonces hacia la región rica en sulfuro del manantial hidrotermal, adquiriendo la capacidad de fijar nitrógeno. finalmente se incorporó el fosfato en el sisteme en evolución que permitía la síntesis de nucleótidos y fosfolípidos.Si la biosíntesis recapitula la biopoiesis, entonces la síntesis de los aminoácidos precedió a la síntesis de bases púricas y pirimidínicas. Más allá de esto la polimerización de los tioésteres de aminoácido en polipéptidos precedió la polimerización dirigida de ésteres de aminoácidos por polinucleótidos.”

Argumentos contrarios al origen abiogénico

El moderno concepto de abiogénesis ha sufrido las críticas de los científicos a lo largo de los años. El astrónomo Sir Fred Hoyle se pronunció en este sentido basándose en la probabilidad de que la abiogénesis suceda por azar. El físico Hubert Yockey criticaba la abiogénesis en el sentido de creerla más cercana a la teología que a la ciencia.

Otros científicos han propuesto contrapuntos a la abiogénesis, como Harold UreyStanley MillerFrancis Crick (biólogo molecular) y también cabría alinear en este sentido la hipótesis de la panespermia dirigida de Leslie Orgel.

Más allá de la observación trivial de que la vida existe, es difícil probar o falsibilizar la abiogénesis; por tanto, la hipótesis tiene muchas críticas, tanto la comunidad científca como desde posiciones no científicas. No obstante, la investigación y la generación de hipótesis continúan con la esperanza de desarrollar un mecanismo teórico satisfactorio de la abiogénesis.

Hoyle

Sir Fred Hoyle, junto con Chandra Wickramasinghe, fue un crítico de la abiogénesis. En concreto Hoyle rechazaba que la evolución química pudiera explicar el origen natural de la vida: su argumento se basaba principalmente en la improbabilidad de que los que se estima que fueron los componentes necesarios llegaran a agregarse por la evolución química. Aunque las teorías modernas tratan este argumento, Hoyle nunca vio la evolución química como una explicación razonable. Hoyle prefería la panespermia como una explicación natural alternativa del origen de la vida en la Tierra.

Yockey

El teórico de la información Hubert Yockey argumentaba que la investigación sobre la evolución química se enfrenta a los siguientes problemas:63

La investigación del origen de la vida parece ser única en la conclusión que ha sido ya aceptada como autorizada…. lo que aún no se ha hecho es encontrar los escenarios que describen el mecanismo detallado y los procesos por los cuales sucedió. Se debe concluir que, contrariamente al actual, establecido y sabio escenario que describe la génesis de la vida en la Tierra por azar y causas naturales que pueda ser aceptado en base a los hechos y no a la fe, aún no ha sido escrito.

En un libro que escribió 15 años después, Yockey defendía la idea de que la abiogénesis había surgido a partir de una sopa primordial es unparadigma fallido:64

Aunque cuando comenzó el paradigma era digno de consideración, ahora todo el esfuerzo empleado en el primitivo paradigma de la sopa se ha tornado en decepción en la ideología de sus campeones. (…) La historia de la ciencia muestra que un paradigma, una vez que ha adquirido un estatus de aceptación (es incorporado en los libros de texto) y a pesar de sus fallos, solo es declarado inválido cuando se dispone de un paradigma para reemplazarlo. No obstante, con objeto de generar progreso en la ciencia, es necesario hacer limplieza en los anaqueles, por así decirlo, de paradigmas fallidos. Esto se debería hacer incluso si deja los anaqueles completamente limpios y no sobrevive ningún paradigma. Es una característica del verdadero creyente en la religiónfilosofía e ideología de que debe tener un conjunto de crencias pase lo que pase Hoffer, 1951). La creencia en una sopa primitiva en base a que no tenemos ningún otro paradigma es un ejemplo de la falacia lógica de la falsa alternativa. En la ciencia es una virtud reconocer la ignorancia. Este ha sido el caso universalmente en la historia de la ciencia, tal y como Kuhn (1970) ha discutido en detalle. No hay razón para que esto sea diferente en la investigación del origen de la vida.

Yockey, en general, manifiesta una actitud altamente crítica hacia los que dan crédito a los orígenes naturales de la vida, a menudo haciendo uso de palabras como “fe” o “ideología”. Las publicaciones de Yockey se han hecho las favoritas en manos de los creacionistas, aunque el no se considera a si mismo como creaccionista (como aparece en un email enviado en 1995.65 )

Síntesis abiogénica de sustancias químicas clave

Aún quedan algunos problemas con la hipótesis del mundo de ARN. No hay rutas químicas conocidas para la síntesis abiogénica de las bases nitrogenadas pirimidinascitosina y uracilo bajo condiciones prebióticas66 Otros problemas son la dificultad de la síntesis de nucleósidos, ligarlos con fosfato para formar el esqueleto del ARN y la corta vida de las moléculas de nucleósido, en especial la citosina que es proclive a la hidrólisis67 Experimentos recientes también sugieren que las estimaciones originales del tamaño de la molécula de ARN capaz de autorreplicación han sido probablemente altamente subestimadas. Formas más modernas de la teoría del mundo de ARN proponen que una molécula más simple fue capaz de autorreplicación (que otro “mundo”, por tanto, evolucionó al cabo del tiempo para producir un mundo de ARN). Hasta ahora, no obstante, las distintas hipótesis no tienen suficientes evidencias que las apoyen. Muchas de ellas pueden ser simuladas y probadas en el laboratorio, pero la carencia de una roca sedimentaria sin perturbar en una época tan temprana de la historia deja pocas oportunidades para probar esta hipótesis de forma incontestable.

El problema de la homoquiralidad

Otro asunto no resuelto en la evolución química es el origen de la homoquiralidad, esto es, que todos los monómeros tienen la misma “mano dominante” (los aminoácidos son zurdos, y los azúcares de ácidos nucleicos, diestros). Las moléculas quirales existen en la naturaleza como mezclas homogéneas equilibradas aproximadamente al 50%. Esto es lo que se conoce como mezcla racémica. No obstante, la homoquiralidad es esencial para la formación de ribozimas funcionales y proteínas. La adecuada formación de moléculas es impedida por la misma presencia de aminoácidos diestros o azúcares zurdos que distorsionan y malforman las estructuras.

Un trabajo llevado a cabo en 2003 por científicos de Purdue identificaron el aminoácido serina como la probable raíz causal de la homoquiralidad de las moléculas orgánicas.68 La serina forma enlaces particularmente fuertes con los aminoácidos de la misma quiralidad, lo cual resulta en un grupo de ocho moléculas que deben ser todas o bien dextrógiras o levógiras. Esta propiedad contrasta con otros aminoácidos que son capaces de formar enlaces débiles con los aminoácidos de la quiralidad opuesta. Aunque el misterio de porqué la serina levógira acabó siendo la dominante aun permanece sin resolver, estos resultados sugieren una respuesta a lacuestión de la trasmisión quiral: como las moléculas orgánicas de una quiralidad mantienen la dominancia una vez que la asimetría ha sido establecida.

Campos relevantes

  • La Astrobiología es un campo que puede arrojar luz sobre la naturaleza de la vida en general, y no solo sobre la vida que se conoce en la Tierra, además de proporcionar pistas sobre cómo se originó la vida.
  • Sistemas complejos

Véase también

Referencias

Notas al pie

  1.  Is this life? ABC Science Online. Consultado el 2007-07-10.
  2.  Simon A. Wilde, John W. Valley, William H. Peck y Colin M. Graham, Evidence from detrital zircons for the existence of continental crust and oceans on the Earth 4.4 Gyr agoNature 409, 175-178 (2001) DOI 10.1038/35051550
  3.  www.journals.royalsoc.ac.uk/content/01273731t4683245/. Consultado el 10/07/2007.
  4.  geology.geoscienceworld.org/cgi/content/abstract/34/3/153. Consultado el 10/07/2007.
  5.  www.journals.royalsoc.ac.uk/content/887701846v502u58/. Consultado el 10/07/2007.
  6.  www.journals.royalsoc.ac.uk/content/814615517u5757r6/. Consultado el 10/07/2007.
  7.  map.gsfc.nasa.gov/m_mm/mr_age.html. Consultado el 2007-07-10.
  8.  Alberts, Johnson, Lewis, Raff, Roberts and Walter, Molecular Biology of the Cell, 4ª Edición, Routledge, Marzo, 2002, ISBN 0-8153-3218-1.
  9.  Balme, D.M. (1962), “Development of Biology in Aristotle and Theophrastus: Theory of Spontaneous Generation” (Phronesis: A journal for Ancient Philosophy, Volume 7, Numbers 1–2, 1962), pp. 91–104(14)
  10.  Dobell, C. (1960), “Antony Van Leeuwenhoek and his little animals” New York (EUA)
  11.  First life on Earth windmillministries.org, Retrieved on 2008-01-18
  12.  “Se dice a menudo que hoy en día estan presentes todas las condiciones para la producción de un organismo vivo, y que pudieron haber estado siempre presentes. Pero si pudiéramos concebir que en algún charquito cálido, encontrando presentes toda suerte de sales fosfóricas y de amonio, luces, calor, electricidad, etc…, que un compuesto proteico se formara por medios químicos listo para sufrir cambios aún más complejos, a día de hoy ese tipo de materia sería instantáneamente devorado o absorbido, lo que no hubiera sido el caso antes de que los seres vivos aparecieran.”
  13.  Loren R. Graham. Science, philosophy, and human behavior in the Soviet Union. New York: Columbia University Press, 1987
  14.  Oparin, A. I. (1968), The Origin and Development of Life (NASA TTF-488). Washington: D.C.L GPO,1968
  15.  Oparin, A. I. The Origin of Life. New York: Dover (1952)
  16.  Bryson, Bill (2003) A Short History of Nearly Everything pp. 300–302; ISBN 0-552-99704-8
  17. ↑ a b Committee on Grand Research Questions in the Solid-Earth Sciences, National Research Council (2008), Origin and Evolution of Earth: Research Questions for a Changing Planet, The national academies press (Prepub). ISBN 0-309-11886-7.
  18.  Mojzsis, SJ y otros: Evidence for life on earth before 3,800 million years ago. Nature ‘384: 55-59; 1996
  19.  Mojzis, S.J. et al (1996), “Evidence for life on earth before 3,800 million years ago”, “Nature” 384 pp.55–59
  20.  Lazcano A, and S.L. Miller (1994) “How long did it take for life to begin and evolve to cyanobacteria”” “Journal of Molecular Evolution” 39 pp.546–554
  21.  [http://wrgis.wr.usgs.gov/docs/parks/gtime/ageofearth.html US Geological Survey: División de geología isotópica, Menlo Park
  22.  Caro G, Bourdon B, Birck JL, Moorbath S: (22 de Mayo de 2003): «146Sm-142Nd evidence from Isua metamorphosed sediments for early differentiation of the Earth’s mantle», en Nature, vol. 423, Nº 6938. PMID 12761546
  23.  Carlson RW, Boyet M, Horan M: (2007): «Chondrite barium, neodymium, and samarium isotopic heterogeneity and early Earth differentiation», en Science, vol. 316, Nº 5828. PMID 17525335
  24.  Morse, J.W. and MacKenzie, F.T. (1998). “Hadean Ocean Carbonate chemistry.” In: Aquatic Geochemistry 4: 301–319
  25.  Wilde, S.A. et al (2001), “Evidence from detrital zircons for the existence of continental crust and oceans 4.4 Gyr ago”, “Nature”409 pp.175–178
  26.  Sleep, N.H. et al (1989) “Annihilation of ecosystems by large asteroid impacts on early Earth” “Nature”342, pp139–142
  27.  Maher, Kevin A. and Stephenson, David J (19880 “Impact frustration of the origin of life” (Nature. Vol. 331, pp. 612–614. 18 Feb. 1988)
  28.  Michael P. Robertson and Stanley L. Miller, “An Efficient Prebiotic Synthesis of Cytosine and Uracil,” Nature 375 (1995), pp. 772–774
  29.  J.L. Bada, C. Bigham, and S.L. Miller, “Impact Melting of Frozen Oceans on the Early Earth: Implications for the Origin of Life,” Proceedings of the National Academy of Sciences, USA 91 (Febrero 1994), pp. 1248–1250
  30.  Levy, M, Miller SL, Brinton K, Bada JL. (June de 2000). “Prebiotic synthesis of adenine and amino acids under Europa-like conditions”Icarus 145 (2): 609–13. DOI:10.1006/icar.2000.6365. Consultado el 2008-02-11.
  31.  Trinks, Hauke, Schröder, Wolfgang; Biebricher, Christof (October de 2005). “Ice And The Origin Of Life”Origins of Life and Evolution of the Biosphere 35(5): 429–445. DOI:10.1007. Consultado el 2008-02-11.
  32.  Discover Magazine: Did Life Evolve in Ice? pubicación de Febrero de 2008
  33.  Huber, C. and Wächterhäuser, G., (1998). “Peptides by activation of amino acids with CO on (Ni,Fe)S surfaces: implications for the origin of life”. Science 281: 670–672.
  34.  Martin, W. and Russell M.J. (2002). “On the origins of cells: a hypothesis for the evolutionary transitions from abiotic geochemistry to chemoautotrophic prokaryotes, and from prokaryotes to nucleated cells”. Philosophical Transactions of the Royal Society: Biological sciences 358: 59-85.
  35.  Dartnell, Lewis “Life’s a beach on planet Earth” en New Scientist 12 de Enero de 2008
  36.  Astrobiology, vol 7 p. 852
  37.  Noyes, H. Pierre; Bonner, William A.; and Tomlin, J. A. (1977), “On the origin of biological chirality via natural beta-decay” (Origins of Life and Evolution of Biospheres, Volume 8, Number 1 / April, 1977)
  38.  Hazen, Robert M (2005), “Genesis: the scientific quest for life’s origin” (JosephHenry Books)
  39.  Clark, S. (1999). “Polarised starlight and the handedness of Life”. American Scientist 97: 336–343.
  40.  Astroscience Magazine [1] Accessed 26 April 2008
  41.  Martin, William, Russel, Michael J. (2003). “On the origins of cells: a hypothesis for the evolutionary transitions from abiotic geochemistry to chemoautotrophic prokaryotes, and from prokaryotes to nucleated cells”. Phil. Trans. R. Soc. B 358 (1429): 59–85. DOI:10.1098/rstb.2002.1183.
  42.  Gilbert, Walter (Feb de 1986). “The RNA World”. Nature 319: 618. DOI:10.1038/319618a0.
  43.  W. K. Johnston, P. J. Unrau, M. S. Lawrence, M. E. Glasner and D. P. BartelRNA-Catalyzed RNA Polymerization: Accurate and General RNA-Templated Primer Extension, Science 292, 1319 (2001)
  44.  Orgel, Leslie (Nov 2000). “A Simpler Nucleic Acid”. Science 290 (5495): 1306 – 1307
  45.  Nelson, K.E., Levy, M., and Miller, S.L. Peptide nucleic acids rather than RNA may have been the first genetic molecule (2000) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97, 3868–3871.
  46.  Robinson, R (2005): «Jump-Starting a Cellular World: Investigating the Origin of Life, from Soup to Networks», en PLoS, vol. 3 (11). PMCID PMC1283399
  47.  PNAS, vol. 97, no. 23, Noviembre 7 2000, p12503-12507
  48.  Esta teoría está ampliada del libro La célula: Evolución del primer organismo de Joseph Panno Ph.D.
  49.  www.cogs.susx.ac.uk/users/ctf20/dphil_2005/publications.htm. Consultado el 2007-07-10.
  50.  Genetic Takeover: And the Mineral Origins of Life ISBN 0-521-23312-7
  51.  Test of Cairns-Smiths crystals-as-genes hypothesis, Theresa Bullard, John Freudenthal, Serine Avagyan and Bart Kahr, Faraday Discuss., 2007, DOI: 10.1039/b616612c
  52.  Caroline Moore. “Crystals as genes?”, Chemical Science, 16 July 2007.
  53.  ool.weizmann.ac.il/. Consultado el 2007-07-10.
  54.  Inorganic polyphosphate in the origin and survival of species
  55.  The Origin Of Life
  56.  Descubrimiento de fluorescencia en el azul debida a hidrocarburos aromáticos policíclicos en el rectángulo rojo. A. N. Witt, y otros.
  57.  Battersby, S. (2004). Space molecules point to organic origins. Visitado el 11 de enero de 2004 en Newscientist
  58.  Astrobiology Mgazine [2]visitado el 26 de Abril de 2008
  59.  Félix de Sousa, Raul A., (2006). Ecopoese – A criação da ecosfera, 2ª Ed., Rio de Janeiro
  60.  Tough Earth bug may be from Mars – evolution – 25 September 2002 – New Scientist
  61.  Are Aliens Among Us? In pursuit of evidence that life arose on Earth more than once, scientists are searching for microbes that are radically different from all known organisms Scientific American. 19 November 2007
  62.  Hartman, Hyman (1998) “Photosynthesis and the Origin of Life” (Origins of Life and Evolution of Biospheres, Volume 28, Numbers 4–6 / October, 1998)
  63.  Yockey, 1977. A calculation of the probability of spontaneous biogenesis by information theory, Journal of Theoretical Biology 67:377–398, quotes from pp. 379, 396.
  64.  Yockey, 1992. Information Theory and Molecular Biology, p. 336, Cambridge University Press, UK, ISBN 0-521-80293-8.
  65.  Email enviado a asa3.org por Yockey
  66.  L. Orgel, The origin of life on earth. Scientific American. 271 (4) p. 81, 1994.
  67.  Matthew Levy and Stanley L. Miller, The stability of the RNA bases: Implications for the origin of life, Proceedings of the National Academy of Science USA 95, 7933–7938 (1998)
  68.  Nanita, Sergio C.; Cooks, R. Graham,”Serine Octamers: Cluster Formation, Reactions, and Implications for Biomolecule Homochirality”,Angewandte Chemie International Edition, 2006,45(4),554-569,doi: 10.1002/anie.200501328.

Otras referencias

  • Horgan, J (1991). «In the beginning». Scientific American 264: 100–109.. (Cited on p. 108).
  • Huber, C. and Wächterhäuser, G., (1998). «Peptides by activation of amino acids with CO on (Ni, Fe)S surfaces: implications for the origin of life». Science 281: 670–672.. (Cited on p. 108).
  • Martin, W. and Russell M.J. (2002). «On the origins of cells: a hypothesis for the evolutionary transitions from abiotic geochemistry to chemoautotrophic prokaryotes, and from prokaryotes to nucleated cells». Philosophical Transactions of the Royal Society: Biological sciences 358: 59-85..
  • JW Schopf et al. (2002). «Laser-Raman imagery of Earth’s earliest fossils.». Nature 416: 73-76. PMID 11882894..
  • Maynard Smith, John; Szathmary, Eors (2000-03-16), The Origins of Life: From the Birth of Life to the Origin of Language, Oxford Paperbacks. ISBN 0-19-286209-X.
  • Hazen, Robert M. (Dec de 2005), Genesis: The Scientific Quest for Life’s Origins, Joseph Henry Press. ISBN 0-309-09432-1.
  • Freeman J. DysonLos orígenes de la vida, Cambridge University Press (1999). ISBN 978-84-8323-097-8. El notable físico y excelente comunicador F. J. Dyson ofrece modelos alternativos para el origen de los primeros sistemas vivientes. No es un resumen del conocimiento sobre el tema, sino una perspectiva excéntrica pero bien fundada y muy sugestiva.

Enlaces externos

 

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¿Es el posmodernismo un cuento de niños?

¿Es el posmodernismo un cuento de niños?

¿Usted cree en Papá Noel? No, no se ría, de verdad le pregunto. Y si no cree ¿por qué no cree? ¿No sabía Ud. que en el mundo hay muchísimas personas que creen en Papá Noel? Su hijo, su sobrinito o su nieto, ¿acaso no creen?

Hay millones de chicos en todo el mundo que cada Noche Buena esperan sinceramente a un barrigón barbudo, vestido de rojo y con un gorro de pompón blanco. Miran al cielo para ver un trineo volador tirado por renos voladores que hacen sonar cascabeles y que tienen la obligación de visitar 822.2 casas por segundo para llegar a tiempo.

Le cuento. Resulta que hay una moda en filosofía que dice que el único requisito para que algo exista es que haya un montón de personas que crean en ese algo. Y la inversa también es válida: según estos fashion de la filosofía, si una cultura ignora o no cree algo, ese algo no existe.

Entonces, Papá Noel ¿existe o no existe? La existencia no es una propiedad relativa de las cosas. Lo que quiero decirle es que una cosa está en este maltrecho Universo o no está, no hay otra. Ser o no ser, como decía Shakespeare, esa es la cuestión. No se puede existir para unos y no para otros. Lo que uno puede hacer es esconderse, como hacía mi tío cuando venían los acreedores, pero escondido y todo uno sigue existiendo.

Ahora que me acuerdo de mi tío, resulta que al tipo un día se le dio por escuchar a Alberto Cortés. Al día siguiente ya quería construir castillos en el aire y volar como las gaviotas. Enseguidita decidió no creer más en la ley de la gravedad; porque mi tío sería de pensamiento corto, pero las decisiones las tomaba rápido. Digo: Como pertenecía a la cultura de los que no creían en la ley de gravedad, entonces la ley de gravedad no actuaba sobre él. Los fashion de los estudios culturales lo aplaudieron a rabiar.

Mire que mi tía le insistió, le rogó, le tiró de la manga del saco, pero él nada; cuando se le metía algo en la cabeza no había quién lo hiciera cambiar. Fue y saltó por la ventana no más. Vivía en el piso 12. El otro día lo fui a visitar… al cementerio. Después del salto el ñato dejó de existir, incluso para los acreedores.

Mi tía quedó desconsolada. Tanto, que al poco tiempo empezó a ir a un psicoanalista. Pero los psicoanalistas en general son muy afectos a lo que dicen los fashion, entre otras cosas porque vienen de Francia, como Freud, Lacán y las cigüeñas.

Le decía: el psicoanalista de mi tía era más que moderno, era posmoderno. Y le insistía que si no podía soportar el hecho que mi tío estuviera muerto, que se mudara a una cultura en la que todos creyeran que estaba vivo. Al fin y al cabo, le decía el psicoanalista, la historia es un discurso construido y no una concatenación de hechos; que por otro lado no existen, salvo como un ideal que permite hablar de ellos como dijo Rorty, le aseguró casi sin respirar el psicoanalista a mi tía.

Ella, que no creía en Rorty ni en Papá Noel, ni en Freud ni en las cigüeñas que vienen de París, se cansó de tanta palabrería hueca, se levantó, le encajó un paragüazo en el marote y se fue. Pero desde la puerta le sugirió que construyera un discurso que dijera que el chichón le quedaba lindo y que ella le había pagado la consulta, cosa que nunca hizo, porque mi tía es de las que no se dejan estafar por los charlatanes.

Habráse visto, protestaba mi tía mientras caminaba bien pegadita a los edificios porque llovía y el psicoanalista le había roto el paraguas. Mirá que venir a decirme que la historia es una construcción cultural, se repetía indignada.

Yo no sé cuales fueron los motivos reales de su enojo, pero me parece que la ñata tiene razón. Si existen dos versiones opuestas acerca de un mismo hecho, ¿las dos están en lo cierto? Los filósofos fashion dicen que sí, que no existen los hechos objetivos, que lo que es cierto para una cultura puede no serlo para otra y que el saber de ninguna cultura es superior al de otra. Por ejemplo, ellos dicen que aquellas culturas que creían que la Tierra era plana tienen tanta razón como las que creen que es aproximadamente esférica.

Entonces, si los hechos objetivos no existen, ¿la muerte de millones de nativos durante las invasiones españolas es sólo una creencia verdadera en algunas culturas y falsa en otras? ¿no son objetivas las muertes y las torturas que sufrieron miles de argentinos durante los años de plomo? ¿tienen tanta razón los que dicen que los muertos por la dictadura no llegaron a 300 como los que dicen que fueron más de 30 mil?

¿Qué pasaría si a alguien se le ocurre decir, por ejemplo, que no hay que prevenirse del virus del SIDA porque el HIV sólo es una creencia de los médicos? ¿Y que pasaría si el que lo dice es un influyente pensador fashion, que no sólo convence a psicoanalistas sino también a políticos encargados de la salud?

José Pablo Feinman es un escritor y filósofo argentino que admira la obra de Heidegger, quien aparte de haber sido un nazi no arrepentido, fue el abuelo intelectual de esta moda filosófica que viene pegando fuerte en los centros de pensamiento humanista latinoamericanos. Feinman también es un referente filosófico del presidente de la Nación.

Nacha Guevara en la década corrupta, desde el canal estatal escribía frases con rouge en un espejo y decía que el mero hecho de creer en ellas hacía que se cumplieran. Nacha llegó a ocupar un cargo público en un área cultural.

Qué relación tiene todo esto con Papá Noel no sé. Podría preguntárselo a mi tía que sabe mucho de estas cosas, pero ella sigue llorando al ñato, que fue otra víctima del posmodernismo.

http://palasathenea.blogspot.com/2005/10/es-el-posmodernismo-un-cuento-de-nios.html

La última plaga de Egipto Parte 2

La última plaga de Egipto Parte 2

2. Antecedentes historicos

«Tras analizar la historicidad de los relatos patriarcales, estudiaremos ahora la historicidad de los relatos relacionados con la entrada y salida de Egipto.

El Génesis se refiere al hecho de que tras el vagabundeo de las los patriarcas por los bosques y pastizales del Canaán se asentaron en Egipto donde residieron durante varias generaciones. El hermoso ciclo de tradiciones sobre José y sus hermanos ambienta este descenso de las tribus israelitas al país de Egipto con motivo de una gran hambruna que se extendió por todo el ámbito del Creciente fértil. Esta estancia de los hebreos en Egipto debería situarse entre los siglos XVII al XIII antes de Cristo.

Según una cronología que nos dice que los hebreos estuvieron cuatrocientos años en Egipto, la presencia de los hebreos en Egipto debería situarse entre los siglos XVII al XIII antes de Cristo (Gn 15,13; Ex 12, 40-41).

Según estas mismas tradiciones la presencia de los hebreos en Egipto habría atravesado por dos etapas radicalmente distintas. Una primera en la que gozaron del favor real del Faraón, de quien José había sido el primer ministro. Y una segunda etapa en la que “se levantó un rey nuevo que no había conocido a José” (Ex 1,8), y entonces el pueblo hebreo comenzó a experimentar la opresión y la discriminación racial y religiosa. “Estuvimos en Egipto como esclavos del Faraón, sacándonos el Señor de allí con mano poderosa” (Dt 6,21).

¿Qué nos dice la historia profana sobre esta época? El descenso del pueblo hebreo a Egipto podría situarse muy bien durante los siglos XVII o XVI. En esta época, según el historiador Manetón, Egipto estaba invadido por los hiksos, o pueblos pastores semitas, primos hermanos de los hebreos, que establecieron su capital en Avaris (Tell ed.Daba). Su hegemonía en Egipto puede coincidir con la dinastía XV, de los siglos XVII-XVI.

Es verosímil pensar que durante el dominio hikso los clanes patriarcales hubieran podido asentarse en Egipto con todo tipo de facilidades al amparo de los faraones reinantes. Algunos hiksos llevan los nombres de Jacob y Hur. El asentamiento en Goshen, en el delta, y la proximidad al palacio del faraón (Gn 45,10; 46,28-29) es más verosímil en la época de los hiksos, cuando la capital estaba en Avaris, en el delta. Algunos nombres egipcios tales como Moisés y Pinjás abonan la estancia de al menos una parte de los hebreos en Egipto.

La situación básica descrita en el libro del Éxodo es la inmigración de clanes semitas procedentes de Canaán y asentados en las regiones del borde oriental del delta.  Esta situación es perfectamente verosímil y está bien documentada en lo hallazgos arqueológicos. La vida de los cananeos estaba sometida a los ciclos de lluvia y sequía, y en los períodos secos, tenían que refugiarse en Egipto, donde las crecidas del Nilo eran estables y seguras. En la tumba de los Beni Hassan podemos ver los retratos de algunos de estos semitas que venían a Egipto buscando grano

Con todo, como ya vimos no hay que pensar que todos los clanes estuvieron en Egipto, sino que estaban ya previamente asentados en Canaán y se federaron a los recién llegados. Probablemente el núcleo de los procedentes de Egipto sería el de los clanes de la “casa de José”, y también la tribu de Leví.

[…]

Historicidad del Éxodo y la alianza    

Estudiaremos en esta sección los resultados de la crítica histórica sobre los sucesos que culminan en la entrada en Canaán de las tribus procedentes de Egipto

    -esclavitud. No se puede dudar que una parte de los antepasados de Israel estuvo en Egipto en esclavitud. Una tradición vergonzosa como ésta no puede ser fruto de una invención. Muchos nombres de levitas son nombres egipcios. Nos consta que los egipcios habían empleado a esclavos hapiru semitas en las construcciones faraónicas.

    -éxodo: tampoco se puede negar que la salida de estos esclavos se realizó en medio de hechos extraños y admirables que dejaron una profunda huella en la conciencia colectiva. Aun aceptando que la versión actual está muy magnificada según las leyes de la épica, en el origen debió haber algún acontecimiento “providencial” que es la condición de posibilidad de que se generase esa tradición. El éxodo es el centro de la confesión del pueblo hebreo. No puede ser todo una leyenda.

[…]

    Es verdad que en las crónicas egipcias no hay ningún documento que confirme el hecho, pero eso no es de extrañar. Los egipcios no nos cuentan sus derrotas en sus documentos, y además en cualquier caso aquella derrota debió ser para ellos apenas un pequeño incidente, apenas digno de mención. Es más que dudoso que la propia persona del faraón capitanease el destacamento egipcio que persiguió a los egipcios fugitivos.

No cabe duda razonable sobre la existencia de Moisés. Los sucesos del éxodo y el Sinaí postulan una gran personalidad carismática. Todas las grandes religiones han tenido un fundador personal y no son fruto de experiencias colectivas anónimas. Recordemos el Islam, el Budismo o el Cristianismo.

Lo mismo debemos pensar del Yahvismo, que en su conjunto representa una de las más sublimes intuiciones religiosas de la historia. Casi a priori tenemos que postular que debió existir un Moisés.

Hay que reconocer que el libro del Éxodo ha simplificado y a su vez magnificado los recuerdos. El número de israelitas en Egipto nunca pudo haber sido tan numeroso como nos cuenta Ex 12,37 (600.000 combatientes, que con mujeres y niños darían una cifra de dos millones). ¿Cómo una población tan grande podía haber sido atendida sólo por dos parteras Sifrá y Puá? (Ex 1,15). Además si seguimos la cronología corta -cuatro generaciones’, ¿cómo es posible que las 70 personas que han bajado a Egipto se hayan convertido en tan poco tiempo en 2 millones? La tradición de cifras elevadas puede provenir de una era muy posterior, quizás de los censos de Salomón, cuando el pueblo hebreo tuvo su época de máximo esplendor.

Lo más lógico es pensar que los israelitas en Egipto fueron sólo unos pocos miles, a los que se irían quizás agregando otros clanes hermanos durante el recorrido por el desierto o después de su entrada en Canaán, hasta formar en tiempo de Josué la confederación tribal (Jos 24).

En cuanto a la opresión sufrida, está también descrita en términos épicos, así como el relato de las plagas que culminarán en el permiso definitivo para que el pueblo salga de Egipto. Algunos han intentado dar explicaciones científicas a las plagas. Velikovsky propuso una explicación cósmica de un cometa que entró dos veces en contacto con la tierra provocando fenómenos que explicarían las plagas y la teofanía del Sinaí: el polvo rojo que coloreó el agua del Nilo, provocó úlceras, tinieblas, temblores de tierra, movimientos de agua…

Otra explicación es geológica y piensa en la erupción del volcán Santorín que habría provocado fuertes mareas en el Mar de los Juncos. Otra explicación es naturalista y se apoya en la serie de fenómenos que suceden en Egipto con motivo de las crecidas del Nilo en los meses de julio y agosto.

Sin negar que pudiera haber hechos extraños y coincidencias que impactaron profundamente la conciencia del pueblo hebreo en el momento clave de su liberación, preferimos ver en las plagas un género literario que transmite un mensaje teológico: la liberación de Egipto sólo puede explicarse mediante una intervención especial de Dios en favor de su pueblo. Dios libera al oprimido y castiga al opresor cuando éste se niega a convertirse. La acción divina puede tener sus mediaciones naturales en la astronomía, la geología, la historia, la sociología… Pero es sólo la religión la que nos da una lectura teológica de estos acontecimientos más o menos extraños o maravillosos, como signos de una actuación divina salvífica» [1]

Fuente:

[1] 3. El Éxodo,Citado en  El Éxodo

Michael Heller, Premio Templeton 2008 por sus investigaciones sobre el Universo

Propone un modelo teórico que responde a la idea de un Dios del que surge el espacio-tiempo

El Templeton Prize 2008 ha sido concedido al profesor polaco Michael Heller, filósofo, físico, cosmólogo y matemático, además de sacerdote católico. Este Premio es concedido anualmente por la John Templeton Foundation y está dotado con 1.6 millones de dólares. Es hoy en el mundo el Premio de más cuantía concedido a un solo individuo. Al revisar las investigaciones de Heller, que le han valido este prestigioso Premio, se plantean de nuevo algunos de los grandes temas de la moderna física teórica, de la cosmología y de los modelos matemáticos aplicados a la interpretación de la realidad en la ciencia. El modelo teórico propuesto por Heller responde a la idea tradicional de un Dios transcendente que, por otra parte, es el origen creador, el fundamento del ser, del que surge el espacio-tiempo del mundo creado. Por Javier Monserrat.

Michael Heller. Templeton Foundation.
El Premio Templeton 2008 fue anunciado el 17 de marzo en el curso de una conferencia de prensa en el Church Center de las Naciones Unidas en Nueva York. El Premio fue otorgado a Michael Heller por su trabajo de más de cuarenta años y la aportación de conceptos sorprendentes y agudos sobre el origen y la causa del universo. 

Heller ha sido profesor de filosofía, pero su formación proviene de la matemática, la física, la cosmología, así como también de la filosofía y la teología. Sus aportaciones son en muchos sentidos estrictamente físicas, aunque no experimentales, sino teóricas: en realidad son propuestas de modelos matemático-formales especulativos. De hecho han sido publicadas en prestigiosas revistas internacionales de física.

Pero el fondo de las preocupaciones de Heller apunta siempre hacia la filosofía o metafísica del universo, donde el fundamento de lo real pone en relación las raíces ontológicas del universo con la ontología de la Divinidad y el acto creador.

Se estará de acuerdo o no con las especulaciones de Heller, se valorarán como más o menos verosímiles y mejor o peor construidas formalmente, pero quien lo lee no deja de tener la impresión de seguir a un físico-filósofo extraordinariamente bien informado, preciso y profundo en todas sus afirmaciones.

Una circunstancia significativa en la vida de Heller fue su relación con el Papa Juan Pablo II que se inició ya antes de que el cardenal Karol Wojtyla accediera al Pontificado. En reuniones privadas con Heller y otros científicos polacos, Juan Pablo II tuvo ocasión de reflexionar sobre la proyección de las grandes cuestiones científicas sobre la teología.

Al parecer (ya que oficialmente no afirmamos obviamente nada) Heller es el autor de la carta de Juan Pablo II a George Coyne en 1996, director entonces del Observatorio Vaticano. Esta carta, reproducida en la web de la Cátedra, es uno de los documentos teológicos más matizados y abiertos de Juan Pablo II. En ella, el Papa se hace eco de la necesidad de que así como en la Edad Media se hizo una teología inspirada en Aristóteles, así igualmente en la actualidad debería hacerse una teoría inspirada en la imagen del mundo en la ciencia.

El curriculum de Michael Heller

Michael Heller es profesor de filosofía en la Pontificia Academia de Teología en Cracovia. Sacó la titulación en teología en la Universidad Católica de Lubliana y se ordenó como sacerdote católico en 1959. Volvió a la universidad en 1960 hasta graduarse en filosofía en 1965 con una tesis sobre la teoría de la relatividad y el doctorado con una tesis sobre cosmología relativista. Aunque sus estudios eran de física teórica, recibió la titulación en filosofía porque en la época comunista la universidad católica no tenía autorización para impartir títulos en física. En 1969 Heller recibió la habilitación – un título superior al doctorado que autoriza para la docencia – con otra tesis sobre el principio de Mach en cosmología relativista.

Hasta 1977 no se le concedió el pasaporte. Al tenerlo se le nombró profesor visitante en el Instituto de Astrofísica y Geofísica de la Universidad Católica de Lovaina, en Bélgica, y también tuvo una estancia de investigación en el Instituto de Astrofísica de la Universidad de Oxford y en el departamento de física y astronomía de la universidad de Leicester. En 1985 entró a formar parte del claustro de profesores de la Academia Pontificia de Teología de Cracovia donde ha desarrollado en los últimos veinte años un amplio trabajo docente.

En 1986 comenzó a colaborar con el Observatorio Vaticano en Castel Gandolfo donde trabajó con los jesuitas George Coyne y William Stoeger, repetidamente mencionados en “tendencias de las religiones”. Conectó también con el Vatican Observatory Research Group en el Steward Observatory en la Universidad de Arizona en Tucson. Es coautor de un libro con Coyne y otras de sus obras en inglés fueron también publicadas por el Observatorio Vaticano.

La biografía de Heller refleja el dramatismo de la atormentada historia europea en el siglo XX. Su padre, ingeniero de profesión, saboteó las instalaciones químicas donde trabajaba para evitar su utilización por las tropas alemanas en la segunda guerra mundial. La huída llevó a la familia a Ucrania, Siberia y Sur de Rusia, hasta volver de nuevo a Polonia. La vocación de Heller a la ciencia se vió lastrada y condicionada durante décadas por la opresión del régimen comunista. Sólo la protección de la iglesia polaca pudo permitirle la dedicación al mundo de la ciencia y la filosofía que ha culminado con la concesión del Premio Templeton.

Publicaciones

En la declaración de la Templeton Foundation que acompaña el anuncio de la concesión del Premio se indica que Heller tiene una prolífica obra que incluye treinta libros – unos pocos en inglés y la mayoría en polaco – y unos 400 artículos, incluyendo en todo ello investigación y, la mayor parte, divulgación. Nos referimos seguidamente a los cuatro libros en inglés que, por ahora, son el acceso viable para el conocimiento de sus aportaciones.

Theoretical Foundations of Cosmology (World Scientific, 1992) es una obra técnica de cosmología desde el punto de vista de los modelos matemáticos que dan pie a la física y a la cosmología teóricas. En Some Mathematical Physics for Philosophers (Pontifical Council for Culture, Gregorian University, 2005) expone para filósofos una visión estructuralista de la teoría de la relatividad y de la mecánica cuántica.

Los otros dos libros en inglés ponen ya en relación tanto la nueva física como la cosmología con la cuestión de Dios, de la religión o de la teología. Así The New Physics and a New Theology (Vatican Observatory Publications, 1996) y también Creative Tension: Essays on Science and Religion (Templeton Foundation Press, 2003). En estos dos libros, así como en la documentación de la página web templetonprize sobre Heller, nos apoyamos para componer este comentario sobre su personalidad y su obra.

Una concepción estructuralista de la física

“La gente dice con frecuencia que la física es una ciencia de la materia o del mundo material, pero sin embargo muchos libros de física teórica contienen grandes cantidades de matemáticas, y algunos no mencionan en absoluto la materia. Esto es así porque la física se desarrolla construyendo modelos matemáticos del mundo para confrontarlos entonces con los resultados empíricos. Se puede pensar que el mundo, visto por la física moderna, está construido no de materia sino más bien de matemáticas. Pero la matemática es la ciencia de las estructuras”.

“La matemática, por descontado, trata con estructuras mucho más complejas, por ejemplo espacios vectoriales, algebras, espacios euclidianos o riemanianos y otras cosas semejantes. Los físicos toman algunas de estas estructuras y las interpretan como estructuras del mundo. Por ejemplo, dicen que el espacio-tiempo de nuestro mundo es un espacio riemaniano cuatridimensional. Es un método muy potente; ve el mundo a través del cristal de las estructuras. En este sentido la física no es una ciencia de la materia, sino más bien una ciencia de las estructuras. Este punto de vista se llama filosofía estructuralista de la física. No sólo la he desarrollado en mis artículos filosóficos, sino que trato de hacer ciencia y enseñarla en el espíritu de esta filosofía” (Heller, Reflexions on Key Books and Publications, templetonprize.org).

Vemos aquí con claridad meridiana el punto de vista que nos permite valorar la naturaleza y el sentido del pensamiento físico-filosófico de Heller: su análisis y entendimiento de las teorías físicas sobre la materia y el universo es siempre una reflexión sobre los modelos matemáticos aplicados para ofrecer una visión ontológica de la realidad. Este enfoque estructuralista de las teorías científicas no es original de Heller, puesto que tiene ya una larga historia en epistemología de la ciencia. Recordemos al empiriocriticismo, al mismo Pierre Duhem o a Poincaré, o al Wolfgang Stegmüller en los años setenta. Pero es un enfoque asimilado por Heller que ilumina su forma de pensar los problemas filosóficos de la física.

Sus comienzos estudiando ante todo la teoría de la relatividad le permiten acceder a un ejemplo de estructuralismo: la relatividad de Einstein identificada con las geometrías riemanianas que permiten “encajar” el mundo y describirlo. Impulsado por la lógica matemática de los modelos relativistas se introduce Heller en el estudio de las singularidades (anticipadas en la forma matemática del modelo relativista). Pero cuando la razón llega a los límites de la era de Plank y pretende cruzar el umbral de Plank en tiempo y en espacio (10 -33 cm), entrando en los límites originarios de la singularidad en que se produjo el big bang, se plantea la pregunta por el tipo de situación real en que todo esto fue posible. Y preguntar por una “situación real” es, en física, preguntar por los modelos matemáticos (estructurales) que nos permitirían entenderla.

Modelos matemáticos para el origen del universo

La cuestión es, pues, el tipo de situación física dada en la era de Plank, de la que emergió nuestro mundo real. Este, tal como es accesible por nosotros ahora responde, por una parte, a la mecánica clásico-relativista (macrocosmos) encuadrada en un modelo matemático geométrico riemaniano, pero, por otra parte, a la mecánica cuántica (microcosmos) encuadrada en un modelo matemático no geométrico (espacio de Hilbert), con rasgos preferentemente estadísticos y probabilísticos. En la física ordinaria relatividad y mecánica cuántica han convivido en paralelo como dimensiones explicativas correctas de la realidad física, macroscópica una y microfísica la otra.

Pero al entrar en la era de Plank lo relativista y lo cuántico deberían confundirse ya que no existiría una realidad física susceptible de ser conocida por estos dos enfoques diferenciados. La teoría física unitaria capaz de responder, por tanto, a la situación de la era de Plank debería ser cuántico-relativista; de ahí que la investigación en torno a la “gravedad-cuántica” sea hoy de gran importancia. El problema de esta coincidencia cuántico-relativista, como observa Heller, es que el modelo matemático de la relatividad es geométrico y el de lo cuántico no. De ahí la dificultad para llegar a la concepción unitaria entre modelos matemáticos no afines, relativistas y cuánticos.

De hecho, entre los teóricos de la relatividad se han propuesto diversas formas de explicar la naturaleza geométrica de la “singularidad” (físicamente el big bang) y el nacimiento del espacio-tiempo relativista hasta salir de la era de Plank. Heller analiza con precisión las diferentes propuestas teóricas. No hemos visto que estudie con amplitud la teoría de supercuerdas (que sin duda habrá hecho en otros lugares de su extensa obra). Pero debemos recordar que la Magic-Theory es también una especulación matemático formal para explicar, en función de sus once dimensiones o variables, cómo habría emergido nuestro mundo espacio-temporal a través de la era de Plank.

Aquí es donde podemos encuadrar la idea fundamental que ha sido aportada por Heller, una idea evidentemente especulativa (como también lo son las supercuerdas). Es la propuesta de que en la era de Plank lo relativista y lo cuántico podrían coincidir y ser entendidos desde un nivel de abstracción superior representado por el modelo matemático de una “geometría no conmutativa”. Esta nueva geometría – construida recientemente por algunos autores – no sería espacio-temporal, sino un espacio que no tendría ni puntos ni segundos, pero permitiría, según Heller, derivar tanto el espacio-tiempo clásico-relativista como la forma especial de espacio-tiempo del mundo cuántico.

Especulación metafísico-teológica desde la cosmología

La realidad primordial modelizada por esta “geometría no conmutativa” sería, por tanto, no local, no temporal, al margen del espacio-tiempo que conocemos, pero no estática, sino dinámica. Habría diferentes estados y operadores entre unos y otros estados, pero sin espacio-tiempo; es decir, en una especie de simultaneidad “superpuesta”. En alguna manera, en esa realidad primordial en que se resolverían los mundos clásico-relativista y cuántico, modelizada por la “geometría no conmutativa”, tendrían vigencia muchas de las propiedades cuánticas a las que ahora tenemos acceso experimental mediante un conjunto de “observables”.

Es evidente que esto le gusta a Heller, ya que como teólogo y entrando en un momento de especulación de “segundo orden”, este modelo parece sugerir unos ciertos paralelos con la idea de un Dios más allá del espacio-tiempo y, sin embargo, dinámico. Este Dios no sería “eterno” (o sea, con tiempo sin fin), sino simplemente otra cosa distinta, no temporal, más allá del espacio-tiempo, donde privaría la superposición de estados y la simultaneidad.

Por otra parte, la idea de Dios sugerida por esta “geometría no conmutativa” le sirve a Heller para discutir algunos de los principios de la teología del proceso (Whitehead). A saber, su idea de Dios como un Demiurgo no creador y sometido al espacio-tiempo del mundo real clásico. Pero para Heller es erróneo exigir que Dios debiera ser espacio-temporal para poder ser un Dios dinámico y vivo, conectado con los sucesos del mundo. El modelo de geometría no conmutativa permite concebir un tipo de realidad fuera del espacio-tiempo pero, sin embargo, dinámica. En este sentido el modelo propuesto por Heller respondería más a la idea tradicional de un Dios transcendente que, por otra parte, es el origen creador, el fundamento del ser, del que surge el espacio-tiempo del mundo creado.

No debemos olvidar que hay otro aspecto especulativo acerca de los orígenes y fundamento último de la realidad física. Hablamos de una “singularidad” (en el marco del modelo matemático de la relatividad) que se traduciría en un big Bang real sucedido (como evento físico). Pero, ¿qué hubo antes del big Bang? Hoy en día está abierta la especulación de que la singularidad de nuestro universo fuera una de las infinitas singularidades producidas en un meta-espacio o universo fundamental eterno constituido quizá por el vacío cuántico, por un mar de energía, por un “orden implícito” de Bohm, por un “éter primordial” (aunque no en sentido newtoniano) del que fueran generándose infinitos “multiversos”. En cada uno de estos el universo emergido respondería a un juego de valores en correspondencia con la estructura de variables concebida, también con métodos matemático-especulativos, por la teoría de supercuerdas.

Heller obviamente no es partidario de estas especulaciones sobre multiversos y teoría de cuerdas. Él mismo nos propone una especulación alternativa que le parece más verosímil y, a su entender, más acorde con la teología: la especulación sobre un universo que, al ir hacia sus fundamentos primordiales, se transforma en una dimensión no espacio-temporal que acabaría conectando, más allá de las posibles sigularidades geométricas y del big Bang, con la realidad transcendente de un Dios a-temporal.

Geometría no conmutativa para una filosofía teísta

Veamos cómo expone Heller sus propios conceptos.

“Podríamos especular que la geometría no conmutativa no es un instrumento artificial usado en correspondencia con las singularidades clásicas en la relatividad general, sino más bien algo que refleja la estructura de la era de la gravedad cuántica. El hecho de que los operadores en un espacio de Hilbert (que son los típicos objetos matemáticos de la mecánica cuántica) responden a la verdadera esencia de una descripción no conmutativa de las singularidades podría sugerir que las singularidades “tienen un cierto conocimiento” sobre los efectos cuánticos. La hipótesis tentadora es que por debajo del umbral de Plank existe la era de gravedad cuántica que está modelizada por una geometría no conmutativa y, en consecuencia, es absolutamente no-local. En esta era no hay ningún espacio y tiempo en su significado usual. Sólo cuando el universo pasa el umbral de Plank se produce una “fase de transición” a la geometría conmutativa, y en esta transición emerge el espacio-tiempo ordinario juntamente con sus fronteras o límites singulares (singularidades)” (Creative Tension, 92-93).

“Las singularidades se forman en el proceso de transición por el umbral de Plank al emerger el espacio-tiempo desde una geometría no conmutativa. Este proceso podría explicarse como sigue. Normalmente pensamos en la era de Plank como algo escondido en la prehistoria del universo cuando su escala típica era del orden de 10-33 cm. Sin embargo, la era de Plank puede verse precisamente ahora si ahondamos más y más en la estructura del mundo hasta que alcanzamos el umbral de 10-33 cm. Al cruzar este umbral nos hallaríamos en el “estrato” de Plank con su régimen no conmutativo. En este nivel fundamental debajo de la escala de Plank todos los estados discurren por igual y no hay distinción alguna entre estados singulares y no singulares. Sólo el observador macroscópico, situado en el espacio-tiempo (y por ello más allá del umbral de Plank), puede decir que su universo comenzó en una singularidad en un finito pasado, y posiblemente se resolverá en una singularidad final en su finito futuro” (Creative Tension, 93).

“Todos los fenómenos no-locales tienen su explicación natural en el punto de vista no conmutativo. Por ser el nivel fundamental totalmente no-local no es de extrañar que ciertos fenómenos cuánticos (tales como el tipo de experimento EPR) que están producidos en este nivel muestren efectos no-locales; son como la punta del iceberg de esta “no-conmutatividad no-local” que se ha mantenido a pesar de la fase de transición a la física ordinaria.

Para explicar el “horizon problem” [el hecho astrofísico de que partes muy distantes del universo sin contacto físico alguno presentan ecatamente los mismos valores de ciertos parámetros] podríamos tomar otra perspectiva y mirar la “no conmutatividad fundamental” como situada “en el principio”, en la era pre-Plank. En conformidad con nuestra hipótesis, esta época era totalmente global; no es extraño, por tanto, que cuando el universo estaba atravesando el umbral de Plank preservara ciertas características globales también en aquellos lugares que nunca (después del umbral de Plank) habían interactuado causalmente entre ellos” (Creative Tension, 115).

La reflexión especulativa de “segundo orden” (la de “primer orden” sería la sólo científica) es en Heller la filosófico-metafísica-teológica. Es aquí donde la lógica de su hipótesis explicativa de la geometría no conmutativa le lleva a ciertas reinterpretaciones de temas clásicos de la filosofía-teología, como son: la idea del tiempo –o mejor del no espacio-tiempo – en Dios; la aplicación de esto a la idea tradicional de “creación” (creación continua y “desde la eternidad”, posibilidad prevista por Santo Tomás); el concepto de causalidad y también de “causa primera”; la forma de entender cómo el azar, la probabilidad y la estadística pueden entenderse como elementos del diseño creativo de una divinidad más allá del espacio-tiempo; los temas clásicos de la omnipotencia y la omnisciencia divina en discusión con la filosofía-teología del proceso (Whitehead), así como la temática clásica sobre el sentido de la “acción de Dios en el mundo” …

¿Necesita una causa el universo?

En su “statement” ante el Premio Templeton nos dice Heller:

“Al contemplar el universo se impone una pregunta: ¿necesita el universo tener una causa? Es claro que las explicaciones causales son una parte vital del método científico. Variados procesos en el universo pueden ser expuestos como una sucesión de estados, de tal manera que el estado precedente es causa del que le sucede. Si observamos con más profundidad estos procesos vemos que hay siempre una ley dinámica que prescribe cómo un estado debe producir el otro. Pero las leyes dinámicas se expresan en forma de ecuaciones matemáticas y si preguntamos acerca de la causa del universo deberíamos preguntar acerca de la causa de las leyes matemáticas. Al hacerlo así nos retrotraemos a la gran huella del Dios que piensa el universo. La pregunta sobre la última causalidad se traslada a otra de las preguntas de Leibniz: ¿por qué hay algo y no más bien nada? (en sus “Principles of Nature and Grace”). Al plantear esta pregunta no estamos preguntando sobre una causa similar a las otras causas. Preguntamos por la raíz de todas las posibles causas”.

Al leer este texto (y otros similares de Heller) se tiene la impresión de que Heller admite el enfoque de la metafísica tomista clásica: la explicación del universo exige una causa primera no mundana y necesaria, sólo atribuible a Dios, ya que al mundo no puede atribuírsele la necesidad. Sólo Dios – y no el universo – puede ser entendido como “causa raíz”, como fundamento del ser, es decir, como ser necesario: sólo Dios puede ser necesario.

Haciendo de abogado del diablo nos atreveríamos, sin embargo, a hacer algunas observaciones. 1) La ciencia – y también la razón filosófica – comienzan a pensar desde un mundo empírico fáctico y se encamina a conocer su suficiencia para ser real, tal como se presenta (la expectativa de la ciencia y de la razón sería, de principio, que el sistema real que vemos fuera auto-suficiente). 2) El problema de la ciencia/razón es precisamente que es enigmático cómo entender esta suficiencia: atribuirla al puro mundo sin Dios (ateísmo) o a un Dios que se entiende como realidad transcendente al universo (teísmo). 3) Tanto si atribuyéramos la suficiencia al universo o a Dios, en ambos casos, deberíamos atribuirle eo ipso la necesidad. Este sería el enfoque propio de la ciencia.

En otras palabras, la necesidad es algo que debemos postular, bien del universo, bien de Dios, según a quien atribuyéramos la suficiencia de la realidad. Pero ni en un caso ni en otro podemos entender por qué su “ontología” lo hace “necesario”. Volviendo a la pregunta de Leibniz, que Heller menciona en el texto anterior, no podemos saber por qué el universo existe o más bien no existe, ni por qué Dios existe o más bien no existe. Lo único que puede hacer la razón, y la ciencia, es tratar de conocer dónde se funda la suficiencia del universo que de hecho existe y nos contiene y, eo ipso, atribuirle la necesidad.

Esto mismo es lo que dice Leo Smolin – refiriéndose a la frase de Leibniz “¿por qué hay algo y no más bien nada?” – en un texto citado por el mismo Heller: “No entiendo, en realidad, cómo la ciencia, por mucho que pueda progresar, pudiera llevarnos a entender preguntas de esta naturaleza. En último término quizá debiera quedar un lugar para el misticismo. Pero misticismo no es metafísica y esto es sólo lo que yo pretendo eliminar” (Creative Tension, 160).

Pensemos que, si sólo a Dios pudiera la razón atribuirle la necesidad, entonces la existencia de Dios sería racionalmente segura (o sea, de “certeza metafísica” como decía la escolástica tomista). El ateísmo no sería viable para la razón. ¿Es esto lo que piensa Heller? La verdad es que parece moverse en una cierta ambivalencia. Por una parte, hay textos como el último citado. Pero, por otra nos dice también que la gran aportación de la ciencia a la teología es habernos hecho entender que el universo es un Misterio. Y en esto último estamos de acuerdo con Heller.

Un misterio que algunos intentar clarificar con hipótesis ateístas libremente asumidas. Pero un misterio también susceptible de que a otros, como Heller, les sugiera hipótesis y especulaciones posibles, libremente asumidas, que muestran la verosimilitud de la hipótesis de que fuera creado por ser divino personal, fundamento del ser.

Javier Monserrat es miembro de la Cátedra CTR
Fuente:

http://www.tendencias21.net/Michael-Heller,-Premio-Templeton-2008-por-sus-investigaciones-sobre-el-Universo_a2153.html