Así que una de las preguntas críticas de
la astrobiología es cómo modelamos la vida y
podemos pensar en modelos abstractos o generales
para la vida. La razón por la que estamos
interesados en estos es porque nosotros no
solo queremos explicar la vida en la Tierra, si no que
queremos ser capaces de explicar la vida en otros
mundos y por eso tenemos que llegar a
un principio tan general como sea posible.
Hasta ahora, la astrobiología se ha centrado en la
idea de intentar definir la vida, entonces
han surgido muchas definiciones diferentes
de la vida,
desde numerosas perspectivas y
esta nube de palabras solo muestra algunos ejemplos, palabras y
definiciones para la vida y hay muchas definiciones diferentes para la vida que
realmente se ha convertido en un lío en cuanto a
cómo deberíamos pensarlo de una manera más rigurosa.
Y entonces, una de las cosas cuando piensas sobre ella
como astrobiólogo es realmente, ¿cuál es el
valor de una definición en contraste a una teoría
o modelo? Hay mucha literatura
tradicional, y los orígenes de la vida han estado
enfocados en esta ídea de definir la vida
por lo tanto, nosotros somos capaces de identificar
vida en otros planetas, pero las definiciones
de la vida son bastante ad hoc y
en cierto sentido, se derivan de
observaciones de la vida en la Tierra, así
por ejemplo, sabemos que la vida en la Tierra
evoluciona, por lo tanto podríamos tener
una definición evolucionista de la vida, o bien sabemos
que la vida en la Tierra es celular, por lo que asumiríamos
que la vida requiere células, pero lo que
realmente necesitamos,
en el campo de la astrobiología es construir
mejores modelos y teorías más generales que nos permitan
ir más allá de las definiciones de la que vida
antropocéntricas, para nuestras propia vida pero
que en realidad puedan predecir cómo
la vida podría ser en otros mundos.
El desafío al que nos enfrentamos es que
intentamos ir más allá de un punto de vista antropocéntrico
o centrado en el hombre o en la Tierra
pero es que sólo tenemos
un único ejemplo de la vida en la Tierra a pesar de
toda la diversidad de las formas de vida que vemos
árboles, gatos, gente, las bacterias de tu intestino,
toda la vida está relacionada con un antecesor común
y la forma en la que los astrobiólogos hablan de ella es
lo que llaman el último antepasado común universal
así que, si miramos al árbol de la vida, como se muestra aquí y buscamos el origen
de la evolución de todas las formas de vida
que existen hoy día atrás en el tiempo, todas
convergen en lo que llamamos
el Último Antepasado Común Universal que es
una población de células que vivió en la Tierra primitiva y que pensamos que
toda la vida moderna desciende de ella y
las propiedades que esa forma de vida
habría tenido son ADN y
una maquinaria de traducción de proteínas y
una arquitectura celular parecida a la célula moderna
por lo que sería una forma de vida muy avanzada, por lo que
no nos lleva realmente a los orígenes de la vida en la Tierra pero
el hecho es que toda la vida comparte este tipo de
arquitectura bioquímica común
por lo que es muy limitado porque
significa que únicamente tenemos un ejemplo de vida
para continuar y extrapolar cualquier tipo de principio general
y es bastante difícil. Por lo tanto, lo que la gente
ha hecho tradicionalmente, en el campo del origen de la vida es intentar generar
modelos basados en el núcleo de componentes
de la arquitectura de la vida
que conocemos hoy, y dos de estos componentes
centrales que han dominado los modelos
de los orígenes de la vida son lo que denominamos
primero genética y primero metabolismo
ya que sabemos que las células metabolizan
lo que necesitan para adquirir alimento de su
ambiente y tu necesitas adquirir
alimento para sobrevivir para
reproducirte, así que el metabolismo es, obviamente,
un componente crítico; en el modelo de
primero genética, sabemos que la vida
requiere de información genética para
ser capaz de reproducirse y
evolucionar muchas generaciones y si
separamos estos dos tipos de elementos centrales
de la biología y sólo nos centramos
en las cosas esenciales, tendremos
una idea de la genética, se ha propuesto
que las primeras entidades vivas
podrían tener moléculas como el ARN
que pueden copiarse a si mismas, y aquí,
en esta diapositiva se muestra un tipo
de modelo abstracto del tipo de procesos
donde podríamos hablar de
dígitos binarios en una secuencia, si fuera una molécula
de ARN, sería una secuencia de
ribonucleótidos del ARN actual, así que
la base actual es que puedes
hablar de reproducción de la información
mediante copia y entonces la razón por la que
el mundo del ARN
ha sido tan popular, es porque el
ARN tiene también una función catalítica
asociada, considerando que
los organismos modernos tenemos ADN y proteínas y
el ADN controla la herencia genética
y las proteínas son los principales catalizadores
que, de hecho, ejecutan las reacciones en la célula
el ARN pude hacer esas funciones, así que
la genética se origina de esta idea,
por lo que podemos modelar, de forma sencilla,
con este tipo de modelos, donde hablamos de
copiar y herencia y esta idea
de evolución a través de esto tipo de
procesos como los elementos centrales que emergieron
primero como entidades vivas y en la
perspectiva del metabolismo primero, hay una
visión alternativa, donde los primeros tipos de
entidades vivas, no eran moléculas individuales
que podía replicarse, sino grupos de moléculas que
podían reaccionar juntas y
que podían reproducirse colectivamente debido a
patrones de organización de sus
reacciones, esta idea se denomina
teoría del conjunto autocatalítico, y hay un
ejemplo sobre un conjunto autocatalítico
usando el mismo tipo de
representación de moléculas
como cadenas binarias, solo cadenas de ceros
y unos, que es una forma de modelar
este tipo de procesos de química
artificial. Y así, en esta visión metabólica
el primer tipo de sistema vivo
habría tenido estos patrones
organizados de reacciones químicas. Por lo que
estas perspectivas nos permiten
modelar ciertas características de los sistemas
vivos. Pero lo que es realmente bueno si
los pones en paralelo y miras
como algo parecido a la representación de un
polímero binario, empiezas a
observar que hay diferentes formas
de propagar la información en
los sistemas químicos y las ideas empiezan a
surgir sobre qué tipos de teorías podrían
unificar los diferentes abordajes de
los orígenes de la vida. Y así, todo vuelve a
la idea de que lo que necesitamos es
empezar a movernos hacia los orígenes de la vida
donde tradicionalmente teníamos estos modelos de
primero genética, o primero metabolismo
y hay otros modelos como
primero los compartimentos, donde hablamos sobre
las superficies minerales y todos los tipos de
cosas que necesitamos para, realmente, empezar a pensar y cuales son las
teorías de la vida y cómo desarrollamos
modelos más predictivos que sean más genéricos
para químicas diferentes y nos permitan ir, de hecho, al laboratorio y predecir
bajo qué circunstancias podríamos empezar a tener cosas que se parezcan a la vida.
Un buen ejemplo de esta necesidad
de teorías e ideas sobre los orígenes de la
vida fue dada por Carol Cleland y
Chris Chyba, en un artículo que escribieron sobre
la definición de la vida donde hablaban de
intentar definir el agua y cómo de difícil
era de definirla antes de tener
una teoría molecular para el agua
así que podrías describir el agua como un líquido transparente, y podrías describirlo
en base al hecho de que es líquida en un cierto
rango de temperaturas, que conoces; que sabemos que
no tiene un olor fuerte. Hay muchas formas diferentes
de describir qué es el agua, lo que puede llevarnos a
una definición del agua, pero ninguna de ellas es exclusiva del agua
porque hay otros líquidos transparentes que
tú podrías describir, hay otras cosas que son líquidas a temperatura ambiente
y la única manera por la podemos definir el agua
de forma precisa es que tenemos
una teoría atómica que describe
las moléculas y sus interacciones, y nosotros
podemos definir el agua como H2O
y así, pensarán que lo que nosotros hacemos
ahora es una especie de definición fenomenológica
de la vida, tenemos heurística o muchas ideas sobre lo que pensamos que podría ser la vida
pero lo que realmente necesitamos es
una teoría y nuestra definición debería
derivar de una teoría, y no al revés.
Y una forma de la que me gusta pensar sobre ello
es pensar realmente sobre las propiedades emergentes de la vida
así que el agua, por ejemplo, una de sus propiedades definitorias
cuando pensamos sobre el agua es que está húmeda
pero la humedad del agua es una propiedad
emergente que requiere muchas, muchas, muchas
millones de moléculas de agua necesarias
para que esté húmeda, sin embargo, hay un debate activo hoy día
sobre cuántas moléculas de agua
si son unos cientos, o unos pocos
miles, y hay gente trabajando y
desarrollando modelos para cuantificar cuándo el agua se pone húmeda
de igual modo, si pensamos sobre
las propiedades emergentes de la evolución
que, en ocasiones se considera una propiedad
definitoria de la vida, pero la evolución existe
a nivel de población, por lo que requiere muchos
organismos interactuando, para conformar
un sistema evolucionario, así que, en cierto sentido, la evolución
que usamos como una propiedad definitoria de la vida, es también una propiedad emergente
de la vida, así que una de las cosas que es
realmente un desafío es
intentar encontrar la teoría que subyace
que explica todas las propiedades emergentes del mismo modo que tenemos una teoría
atómica del agua que explica algunas de las propiedades emergentes.
Así, una de las formas que podríamos pensar sobre ello es lo que
realmente pensamos sobre la vida como un
sistema de procesamiento de información
así que este es una especie de nueva propuesta
para intentar unificar distintas propiedades de la vida que
han ideado muchos entusiastas sobre este tema
y hay mucha gente trabajando sobre ello
desde diferentes perspectivas, por lo que si
volvemos atrás y pensamos sobre la idea de genética versus metabolismo
donde teníamos el modelo del polímero binario.
Ambos modelos son tipos de
representación de un sistema de información
capaz de reproducirse a sí mismo
pero que presentaban diferentes arquitecturas
para ello y
uno podría pensar que el modelo de primero genética como un tipo digital de procesamiento de información
y primero metabolismo como un tipo análogo de
procesamiento de información, por lo que
existe esta idea en la comunidad
biológica y también emergiendo en la
astrobiología, sobre que la información posiblemente
se unifica sobre un principio, y cómo podíamos
pensar sobre ella en todas las escalas
y que puede haber organismos que
realmente se organizan mediante flujos de información
así que una forma de pensar en el origen de la vida
posiblemente sea como una nueva
perspectiva es pensar que hay una
transición y cómo la información se almacena
y se propaga y se utiliza, y esto podría ser suficientemente
general para ser capaz de
predecir las propiedades de químicas alienígenas
que puedan procesar la información de una
forma similar a la biología en la Tierra
pero podrían permitir químicas diferentes
que la arquitectura bioquímica
que conocemos en la Tierra, como las características del
último antepasado común universal
por lo si pudiésemos
entender cómo funciona la información
en redes bioquímicas en la Tierra, podríamos
entender, posiblemente, qué otras posibles
químicas podrían permitir los mismos tipos
de características emergentes en
otros mundos, y quizás predecir
químicas alienígenas.