lunes, 31 de diciembre de 2007

Tú te oxidas y yo me reduzco

La sociedad desde un punto de vista biológico. 3

Una de las objeciones más triviales contra la concepción estrictamente científica de la vida es que no es pura química, que no todo en ella se reduce a materia. Pero si hay algo claro a estas alturas de la historia de la Ciencia es que la vida es un sistema material ordenado y dinámico basado en absorber energía del ambiente y crear orden interno aumentando la entropía del universo. Todo ser vivo es parte de un universo, y también en un sentido termodinámico, e intercambia materia y energía con el resto de ese universo aumentando en cada proceso la entropía total. Su orden, por lo tanto, lo consigue y sólo puede conseguirlo como parte de un proceso que crea desorden en el resto del universo de manera que el desorden final total resultante sea mayor que el inicial.

Parece que los primeros seres vivos aparecieron en la Tierra como sistemas capaces de mantenerse y reproducirse a partir de la energía aportada por la luz o por reacciones químicas del substrato, las únicas fuentes disponibles. Los vegetales son los seres vivos actuales capaces de obtener la energía necesaria de la luz solar y hay microorganismos capaces de obtener energía de compuestos químicos reducidos a base de oxidarlos para reducirse ellos mismos. Pero la existencia de esos seres vivos primitivos significa un substrato de materia reducida y una fuente potencial de energía para cualquier otro ser vivo capaz de oxidarla. Los seres vivos podrían ser destruidos accidentalmente, en un proceso específico o bien liberar sustancias al ambiente que serían aprovechadas por otros. En cualquier caso, se trata de materia oxidable y las estrategias para obtener energía de ella irían desde el uso de los restos no vivos hasta la destrucción del ser vivo, como presa, por parte de otro como predador.

Un prejuicio finalista aplicado a la Naturaleza imaginaría que los ciclos de la vida son pasos intencionados en el camino hacia un Universo complejo. Así, los animales se alimentan de vegetales o bien de otros animales cerrando un ciclo en cuya base están los vegetales, que se alimentan de la energía de la luz; los restos muertos son aprovechados también por los hongos y de esa manera se cierra el ciclo de nutrientes que, de otra manera, se agotarían. Y todo ello movido por la energía de la luz o, en casos muy particulares, por fuentes químicas inorgánicas. Sin embargo, el desarrollo de sistemas complejos no depende de un diseño de elementos nuevos sino del mero resultado de variantes de lo existente. La naturaleza de la vida como conjunto de sistemas que se autorreplican y que, en el proceso, sufren errores en la transmisión de la información da lugar de tanto en tanto a nuevas variantes que sobreviven y se multiplican. Y es obvio que si en un principio los seres vivos aprovechaban sólo la energía de fuentes inorgánicas o de la luz, la disponibilidad de materia orgánica acumulada suponía una fuente adicional riquísima para los que pudieran utilizarla.

Cualquier materia de la que obtener energía al oxidarla es idéntica en su función para el ser vivo que la utiliza. Da igual si procede de otro ser vivo o no, o si forma parte de alguno en la actualidad, de si al utilizarla ese ser recibe algún efecto positivo, no lo recibe o incluso es destruido. Todas las variedades de obtención de energía forman parte de una misma estrategia, explicada antes. Pero esto no se limita a la búsqueda de alimento de los animales sino que podemos extender el concepto para entender otros sistemas ya que todo sistema ordenado depende de una fuente de energía y el orden es el resultado de aplicar un trabajo que crea una, o unas pocas, de las ordenaciones posibles dentro de cualquier sistema. Y no olvidemos que crear ese orden en un interior definido exige que exista una fuente de energía exterior de la que obtener trabajo a costa de desordenarla. Por otra parte, todo lo que existe proviene de la evolución de los seres vivos y es natural que los mismos procesos estén en la base de todo, desde la alimentación a la política.

Vemos que en la actualidad, y necesariamente a lo largo de toda la historia evolutiva de la vida, cada ser vivo está relacionado genéticamente no sólo con sus progenitores, o progenitor en formas de reproducción no sexual, sino con una población de seres genéticamente similares y con los que puede, en principio, intercambiar material genético o reproducirse sexualmente. Pero eso no pudo ser así desde un inicio. No parece un suceso improbable que apareciera la vida, como lo demuestran los experimentos de Miller y Urey, y es de suponer que en las circunstancias propicias aparecieran muchas veces diferentes sistemas capaces de aprovechar la energía del medio para construirse, pero todos los seres vivos actuales son demasiado parecidos en su química y en su estructura como para no provenir de un único modelo biológico con éxito. Pueden haber sido muchas las razones para que se perpetuara ese modelo, pero hay una indispensable y es la capacidad de replicarse mediante copias similares al menos en cuanto a esa forma de replicación. Pudo haber modelos capaces de crecer como un sistema independiente pero sólo el que pudo dejar descendencia, obviamente, pudo perpetuarse.

Está en manos de los investigadores determinar el papel de las proteínas o del RNA en este proceso y cómo se llegó y en qué pasos a la forma de herencia que da lugar a poblaciones que comparten y se transmiten genes similares, pero hay algo que parece evidente y es que si había seres vivos capaces de obtener su energía y nutrientes de otros seres vivos, su mera existencia y reproducción constituiría un problema para ellos mismos antes de que pudieran reconocerse como emparentados. Si la evolución se basa en que las variantes con éxito se hacen más frecuentes en una población, la reproducción de los heterótrofos da lugar a seres vivos que pueden buscar su alimento en otros de su misma estirpe, salvo que se reconozcan como emparentados y que haya un comportamiento que evite el ataque mutuo. Podríamos suponer que, en cualquier caso, los seres vivos que almacenaron su información y crearon un código genético se vieron ya sometidos a una selección que favorecería el comportamiento altruista más simple y que descartaría a los que no lo presentaran.

Tenemos así poblaciones en las que se ha definido un nuevo "interior poblacional" ordenado y que obtiene energía de un exterior que desordena, sea éste el mundo inorgánico o sean otros seres vivos. El proceso de herencia hace que en una población los genes que alcanzan más éxito actuando juntos resulten más frecuentes como tales grupos de comportamiento individualmente altruista, pero genéticamente egoísta. Y ya, a partir de aquí, tendremos abierto el camino a todo el conjunto de estrategias de alimentación, de predación, parasitismo, simbiosis o formación de grupos sociales.

El modo más simple de altruismo es el cuidado de los padres hacia sus hijos pues invierten su trabajo y se exponen a un riesgo en un proceso que aporta alimento y reduce el riesgo de los hijos. El hecho mismo de reproducirse significa invertir recursos y asumir riesgos, pero sin esa inversión en descendencia, el modelo de ser vivo "egoísta" acaba con él mismo. Dejar descendencia tiene un sentido evolutivo y se hará más frecuente en una población la estrategia que deje mayor número de descendientes a lo largo de las generaciones sucesivas, por lo que debemos suponer y probar que la estrategia de alimentar y cuidar a la prole deja mayor número de descendientes que la de abandonarlos o cuidarlos menos. Los huevos fecundados de los invertebrados marinos son liberados por millones y son capaces de alimentarse por sí mismos en formas larvarias de desarrollo. Se ve, sin embargo, que la tendencia a liberar menos huevos es paralela a la de que contengan mayor cantidad de vitelo y que alcancen un mayor desarrollo antes de ser liberados. Y así los vertebrados ovíparos dejan menores cantidades de huevos, dentro de los cuales los embriones alcanzan un mayor desarrollo. Y la tendencia continúa hacia menos huevos por puesta, pero protegidos por los padres, como en algunos reptiles y en las aves, a la alimentación de las crías en las aves durante el tiempo necesario para su desarrollo, al desarrollo del huevo en el interior de la madre, como en los mamíferos, o al cuidado de las crías en periodos cada vez más largos hasta que alcanzan un tamaño y habilidad similar a los de los adultos.

El paso siguiente consiste en que los hijos colaboren con sus padres o sus hermanos en el cuidado de los hijos de nuevas camadas. El comportamiento altruista en el proceso de la reproducción aparece ya no sólo en los padres con respecto a sus hijos sino en hermanos con respecto a hermanos o a los hijos de éstos. De este modo, el gasto en recursos y riesgos de los hermanos aumenta el número de individuos portadores de los genes que codifican el comportamiento altruista por encima de los que no lo portan. Se puede entender que algunos comportamientos cooperativos no sean altruistas, como puede ser que un individuo atienda a las señales de peligro que manifiesta el comportamiento de otro o que se proteja acercándose a otros, pero cuando se deja de invertir en la reproducción para invertir en la de los parientes cercanos tenemos un caso en que se pierde algo con un resultado de incremento en la frecuencia del gen que codifique el comportamiento. O si un individuo emite señales de alerta o manifiesta un comportamiento que aumente su riesgo reduciendo el de los demás.

Los comportamientos cooperativos no altruistas tienen la misma explicación que los casos de simbiosis, en los que, obviamente, cada individuo no comparte genes con otro de especie diferente, pero encuentra ventajas en su presencia o su actividad. Tales comportamientos se hacen más frecuentes en la población si los individuos que los presentan sobreviven y dejan descendencia en mayor proporción que los demás. De esta forma se crean la sociedades, por un conjunto de comportamientos cooperativos, no necesariamente altruistas, formando manadas, y por comportamientos verdaderamente altruistas que procuran el bien de otros individuos por mecanismos que dan lugar a la difusión de los genes que lo codifiquen en la población.

2 comentarios:

Unknown dijo...

Es desconcertante la vida, y creo que hasta el momento actual, cuando sabemos tanto y en tan poco tiempo de los mecanismos moleculares que rigen los procesos vitales; Que somos capaces de modificar los genes hasta el punto de poder producir clones artificialmente-la naturaleza ya los genera desde siempre en el fenómeno de los gemelos homocigotos-sigamos planteándonos las mismas preguntas eternas. Demócrito de Abdera fué capaz de concebir la teoría de los átomos sin contar con ningún medio de análisis, existentes hoy día, sólo con su pensamiento, y Aristarco de Samos elaboraría la teoría heliocéntrica más antigua que conocemos, adelantándose a Copérnico en 1600 años, para caér en el olvido promovido por la iglesia durante ese tiempo. Curiosamente fue un clérigo-Nicolás Copérnico-el que recuperó la evidencia heliocentrista, sin menoscabo de la idea de Dios, y los científicos actuales que exploran las intimidades de la matéria cierran el círculo ciencia-religión como nunca.
Pero la pregunta del millón sigue planteada: ¿Para qué sirve la vida? ¿qué objeto tiene?

Sursum corda! dijo...

jano:

Sería paradójico plantearse ese "para qué" sin vida, sin que la vida existiera, o más concretamente, sin que viviéramos los que nos hacemos la pregunta. Nuestros intereses, deseos y demás son producto de nuestra vida, de lo que somos y a lo más que podemos llegar es a cuestionar qué sirve para mejorar nuestras vidas y las de nuestros seres queridos y qué las empeora.

Todos acabaremos volviendo al polvo y el fin está claro. Lo importante es el mientras tanto, ¿qué hacemos mientras vivimos?

La única diferencia con quienes creen en "otra vida" es que ellos creen que la vida sigue tras la muerte y que es importante preocuparse por el futuro que se va a vivir.


“Me interesa el futuro porque es el sitio donde voy a pasar el resto de mi vida”. Charles Kettering

Un saludo.

Es muy oportuno dejar un enlace para la entrada
Escuchando a Sicilo
del blog de Belosticalle