Uno de los temas cruciales
de la astrobiología es cómo plantear un modelo de la vida
y cómo podemos pensar en modelos abstractos
o generales de la vida.
La razón por la cual estamos interesados en ellos se debe
a que no solo queremos explicar
la vida en la Tierra, sino también de explicarla
en otros mundos; de manera que, tenemos
que responder con un principio que sea tan general como sea posible.
Hasta ahora, la astrobiología se ha enfocado en las ideas
que tratan de definir la vida, de modo que, han surgido
muchas definiciones de vida
desde numerosas perspectivas.
Esta nube de palabras solo está mostrando algunos ejemplos
de palabras y definiciones de vida.
Y hay tantas definiciones de vida
que ciertamente se ha creado todo un enredo
en cuanto a cómo debemos pensar sobre eso en forma más rigurosa.
Una de las cosas que se piensa
cuando se es astrobiólogo es cuál es en realidad el valor
de una definición versus una teoría
o un modelo y gran parte de la literatura tradicional
y de los orígenes de la vida se han enfocado en estas ideas
que definen la vida
para que en verdad seamos capaces
de identificar vida en otros mundos.
Pero las definiciones de vida son ciertamente ad hoc
y, en algún sentido, se derivan
de las observaciones de la vida en la Tierra.
Por ejemplo, sabemos que en la Tierra la vida ha evolucionado
y, así, tendríamos una definición evolutiva de la vida
o que la vida en la Tierra es celular, así que podemos suponer
que toda la vida requiere células.
Pero lo que al final de verdad necesitamos es
aspirar a que en el campo de la astrobiología se generen
mejores modelos y teorías que sean más generales
y que nos permitan ir más allá de las definiciones de vida,
que son antropocéntricas para nuestra propia vida,
y que de verdad sean teorías que puedan predecir
cómo sería la vida en otros mundos.
Los retos que enfrentamos al trata de ir más allá
de un punto de vista antropocéntrico,
o centrado en el hombre o en la tierra, es
que nada más tenemos un único ejemplo
de vida en la Tierra; así que, a pesar de toda la diversidad
de formas de vida que vemos
en los árboles, los gatos, las personas, las bacterias del intestino;
toda esa vida está relacionada por un ancestro común
y la forma en que los astrobiólogos se refieren a esto es
con algo llamado el «último antepasado común universal».
Si observamos en el árbol de la vida, que se muestra aquí, y vamos
hacia atrás en la evolución de todas las formas de vida
que existen actualmente,
todas convergen en lo que se llama
el último antepasado común universal,
que es una población de células que vivió en la tierra primitiva,
de la cual, creemos, surgió la vida moderna.
Las propiedades que esa forma de vida habría tenido
tuvo que haber sido ADN y una maquinaria
para la traducción a proteínas
y una arquitectura muy similar a la de una célula moderna;
de modo que, fue una forma de vida avanzada que no nos lleva
del todo al origen de la vida en la Tierra.
Pero el hecho de que la vida comparta su arquitectura bioquímica común es
en realidad muy limitante porque eso significa que solo tenemos
un único ejemplo de vida a seguir, y extrapolar cualquier tipo
de principio general a partir
de un único ejemplo es realmente muy difícil.
Lo que se ha hecho tradicionalmente en el campo del origen de la vida es
proponer modelos basados en un componente medular
de la arquitectura de la vida
como la conocemos hoy en día.
Y dos de esos componentes medulares, que han sido modelos dominantes
del origen de la vida,
son los llamados «Primero la genética» y «Primero el metabolismo».
Sabemos que las células metabolizan,
que necesitan obtener nutrientes
de su ambiente, o ustedes o yo obtenemos
nutrientes para sobrevivir, para reproducirnos.
De modo que, el metabolismo obviamente es un componente crucial.
Desde el punto de vista de Primero la genética, también sabemos
que la vida requiere información genética
para poder reproducirnos
y evolucionar a través de muchas generaciones.
Si separamos estos dos tipos de componentes centrales de la biología
de lo que es estrictamente esencial, tendremos este tipo de ideas genéticas,
de donde se ha propuesto
que las primeras entidades vivientes pudieron haber sido
unas moléculas similares al ARN
que se podían replicar a sí mismas.
Aquí en la diapositiva se muestra
un modelo abstracto de un tipo de proceso,
donde se pudiera hablar únicamente
de dígitos binario en una secuencia.
Si esta fuera una molécula da ARN,
esta sería la secuencia de ribonucleótidos en el ARN real
y, por tanto, las bases reales; entonces, se puede hablar realmente
sobre la reproducción de esta información
a través de una copia.
La razón por la cual la palabra "ARN" ha sido tan popular
como concepto se debe
a que el ARN tiene también una función catalítica asociada.
Mientras que, en los organismos modernos tenemos ADN y proteínas,
y el ADN controla la herencia genética
y las proteínas son los catalizadores fundamentales
que en efecto ejecutan las reacciones
en la célula, el ARN puede realizar ambas funciones.
De modo que, la perspectiva de Primero la genética ha surgido de estas ideas
con las que podemos plantear modelos muy simples
con estas clases de modelos,
en los cuales se habla sobre copia y herencia
y estas ideas de evolución a través de este tipo de proceso
como el elemento central que surgió primero
como una primera entidad viviente.
Y, con la perspectiva de Primero el metabolismo,
hay una visión alternativa de que los primeros tipos
de entidades vivientes no fueron
moléculas individuales que se podían replicar,
sino un conjunto de moléculas que reaccionaban juntas
y podían reproducirse colectivamente
debido a los patrones de organización
de sus reacciones.
A esta idea la llaman teoría del conjunto autocatalítico.
Hay un ejemplo de conjuntos catalíticos que se muestra aquí,
que usan el mismo tipo de representación de moléculas
como cadenas binarias, cadenas de ceros
y unos, que es una forma de desarrollar un modelo
de estos tipos de procesos de químicas artificiales.
Desde el punto de vista de Primero el metabolismo,
los primeros tipos de sistemas vivientes
habrían tenido estos patrones organizados de reacciones químicas.
Ambas perspectivas le permiten a uno
plantear modelos con ciertos atributos de los sistemas vivientes.
Sería excelente si ustedes los pusieran uno al lado del otro
y examinaran la representación del polímero binario de ellos
porque se empieza a ver que ambos son formas diferentes
de propagar la información
en los sistemas químicos.
Entonces, emerge una idea acerca de qué tipos de teorías
pudieran unificar diferentes enfoques del origen de la vida.
Esto nos hace volver a la idea de la necesidad de progresar
en el origen de la vida.
Mientras que, tradicionalmente hemos tenido estos modelos,
Primero la genética y Primero el metabolismo, y hay otros modelos,
como el de Primero los compartimientos,
donde se habla de superficies minerales y todo tipo de cosas.
Lo que en realidad necesitamos es pensar acerca de cuáles son las teorías
acerca de la vida, y cómo desarrollar
modelos más predictivos que sean más generales
en relación con diferentes químicas y que nos permitan ir al laboratorio
y predecir en qué circunstancias se debería obtener algo que sea
más parecido a la vida.
Un ejemplo excelente de la necesidad
de teorías y de reflexionar acerca del origen de la vida
lo dio Carol Cleveland and Chris Chyba
en una publicación que escribieron
sobre la definición de vida y donde comentaron
acerca de tratar de definir el agua y lo difícil
que fue definirla antes de que se tuviera
una teoría molecular del agua.
Ustedes pueden describir el agua como un líquido incoloro,
pueden describirla basándose en el hecho de que es líquida
en cierto intervalo de temperaturas,
que es inodora.
Hay tantas formas distintas
en las que pudieran describir el agua y que los puede llevar
a una definición del agua, pero ninguna de ellas es exclusiva
del agua porque hay otros líquidos incoloros
que es posible describir, hay otras cosas que también son líquidas
a temperatura ambiente.
Así pues, la forma precisa en la cual definimos el agua es
porque hay
una teoría atómica que describe
las moléculas y sus interacciones
y ahora podemos definirla en forma precisa como H2O.
Pero la opinión de ellos fue que lo que hacemos ahora es
algo así como definir la vida fenomenológicamente.
Tenemos mucha heurística o muchas ideas
acerca de lo que creemos que pudiera ser la vida y, al final,
lo que necesitamos es una teoría y que nuestra definición
debería derivarse de esa teoría y no a la inversa.
Una forma en la cual me gusta pensar en esto es
reflexionar de verdad en las propiedades emergentes de la vida,
por ejemplo, el agua.
Y una de las propiedades que creemos que definen el agua es que es húmeda,
pero la humedad del agua es una propiedad emergente
que requiere muchos, muchos, muchos millones
de moléculas de agua que sean potencialmente húmedas.
Aunque hay un debate activo acerca de la cantidad de moléculas
de agua, si son cientos,
si son miles de moléculas,
y se ha estado trabajando
en el desarrollo de modelos para cuantificar
cuándo se vuelve húmeda el agua.
Del mismo modo, si estamos pensando
en propiedades emergentes de la vida, la evolución es con frecuencia
considerada como una propiedad que define la vida,
pero la evolución existe
a nivel de poblaciones; de modo que, se requiere que interactúen
muchos individuos para que haya un sistema evolutivo.
En cierta forma, la evolución que se usa como una propiedad
que define la vida también es una propiedad emergente de la vida.
De manera que, una de las cosas que de verdad necesitamos es cuestionarnos
para tratar de encontrar la teoría subyacente que explique
esas propiedades, de la misma forma en que contamos con una teoría atómica
para el agua, que explica algunas de sus propiedades emergentes.
Una forma de verlo, es imaginar
la vida como un sistema para procesar información.
Esta sería como una especie de propuesta nueva para intentar
unificar distintas propiedades
de la vida por la que muchos se han entusiasmado en este campo
y por la que muchos están trabajando desde diferentes perspectivas.
Pero, si volvemos a pensar en la idea de la genética versus el metabolismo,
y teníamos el modelo de polímeros binarios,
ambos fueron una especie de representación
de un sistema de información
que era capaz de replicarse a sí mismo.
Pero eran arquitecturas muy diferentes
para ese tipo de cosas y uno pudiera ver
a Primero la genética como una especie de procesamiento digital de información
y a Primero el metabolismo como una especie
de procesamiento analógico de información.
Además, existe la idea entre la comunidad
de biólogos, y ya está emergiendo
en la astrobiología, de ver a la información
como posible principio unificador, a través del cual deberíamos concebir
la vida en todos los niveles y que pueden ser organismos
que estén organizados mediante flujos de información.
Una forma de pensar en el origen de la vida
como una nueva perspectiva potencial es pensar en ello como una transición
y cómo se almacena, se propaga y se usa la información.
Y esto pudiera ser suficientemente general como para poder predecir
las propiedades de la química alienígena
que también puede procesar información
en una forma potencialmente similar
a la biología de la Tierra, pero que permita
químicas distintas a la arquitectura bioquímica
que hay en la Tierra tan característica
del último antepasado universal.
Si pudiéramos entender cómo funciona la información
en las redes bioquímicas en la Tierra,
potencialmente podríamos entender
que otras químicas posibles podrían
permitir esos mismos tipos de propiedades emergentes
en otros mundos y tal vez predecir
químicas extraterrestres.