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← Origins of Life: Astrobiology & General Theories for Life - Abstract and General Models for Life

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Showing Revision 42 created 11/01/2019 by Miriam Delgado.

  1. Una de los temas cruciales
  2. de la Astrobiología es
    cómo plantear un modelo de la vida
  3. y cómo podemos pensar
    en modelos abstractos
  4. o generales de la vida.
    La razón de que estemos interesados
  5. en ellos se debe
    a que no solo queremos explicar
  6. la vida en la Tierra,
    sino también de explicarla
  7. en otros mundos; de manera
    que tenemos que responder
  8. con un principio que sea
    tan general como sea posible.
  9. Hasta ahora, la Astrobiología
    se ha enfocado en las ideas
  10. que tratan de definir la vida,
    de modo que han surgido muchas
  11. definiciones de vida
  12. desde numerosas perspectivas.
  13. Esta nube de palabras
    solo está mostrando algunos ejemplos
  14. de palabras y definiciones de vida.
    Y hay tantas definiciones de vida
  15. que ciertamente se ha creado
    todo un enredo
  16. en cuanto a cómo pensar
    al respecto de una forma más rigurosa.
  17. Una de las cosas que se piensa
  18. cuando se es astrobiólogo es
    cuál es en realidad el valor
  19. de una definición versus una teoría
  20. o un modelo y gran parte de la literatura
  21. tradicional y de los orígenes de la vida
  22. se han enfocado en estas ideas
    que definen la vida
  23. para que en verdad seamos capaces
  24. de identificar vida en otros mundos.
  25. Pero las definiciones de vida
    son ciertamente ad-hoc
  26. y, en algún sentido, se derivan
  27. de las observaciones
    de la vida en la Tierra.
  28. Por ejemplo, sabemos que en la Tierra
    la vida ha evolucionado
  29. y, así, tendríamos
    una definición evolutiva de la vida
  30. o que la vida en la Tierra
    es celular, así que podemos suponer
  31. que toda la vida requiere células.
    Pero lo que al final de verdad
  32. necesitamos es aspirar
    a que en el campo de la Astrobiología
  33. se generen mejores modelos
    y teorías que sean más generales
  34. y que nos permitan ir más allá
    de las definiciones de vida,
  35. que son antropocéntricas
    para nuestra propia vida,
  36. y que de verdad sean teorías
    que puedan predecir
  37. cómo sería la vida en otros mundos.
  38. Los retos que enfrentamos
    al trata de ir más allá
  39. de un punto de vista antropocéntrico,
  40. o centrado en el hombre o en la tierra,
  41. es que nada más tenemos un único ejemplo
  42. de vida en la Tierra; de manera que,
    a pesar de toda la diversidad
  43. de formas de vida que vemos
  44. en los árboles, los gatos, las personas,
    las bacterias del intestino;
  45. toda esa vida está relacionada
    por un ancestro común
  46. y la forma en que los astrobiólogos
    se refieren a esto es con algo llamado
  47. el último antepasado común universal.
  48. Si observamos en el árbol de la vida,
    como se muestra aquí, y vamos
  49. hacia atrás en la evolución
    de todas las formas de vida
  50. que existen actualmente,
  51. todas convergen en lo que se llama
  52. el último antepasado común universal,
  53. el cual es una población de células
    que vivió en la tierra primitiva,
  54. de la cual, creemos,
    surgió la vida moderna.
  55. Las propiedades que esa forma
    de vida habría tenido:
  56. debió haber tenido ADN
  57. y una maquinaria para
    la traducción a proteínas
  58. y una arquitectura muy similar
    a la de una célula moderna;
  59. de modo que fue una forma de vida avanzada
  60. que no nos lleva del todo
    al origen de la vida en la tierra.
  61. Pero el hecho de que la vida comparta
    su arquitectura bioquímica común
  62. es, en realidad, muy limitante
    porque eso significa que solo tenemos
  63. un único ejemplo de vida a seguir
    y extrapolar cualquier tipo
  64. de principio general a partir
    de un único ejemplo
  65. es realmente muy difícil.
  66. Lo que se ha hecho tradicionalmente
    en el campo del origen de la vida
  67. es proponer modelos basados
    en un componente medular
  68. de la arquitectura de la vida
  69. como la conocemos hoy en día y dos de esos
    componentes medulares, que han sido
  70. modelos dominantes del origen de la vida,
  71. son los llamados: Primero la genética
    y Primero el metabolismo.
  72. Sabemos que las células metabolizan,
  73. ellas obtienen nutrientes
  74. de su ambiente o ustedes o yo obtenemos
  75. nutrientes para sobrevivir,
    para reproducirnos.
  76. De modo, que el metabolismo
    obviamente es un componente crucial.
  77. Desde el punto de vista
    de Primero la genética, también sabemos
  78. que la vida requiere información genética
  79. para poder reproducirnos
  80. y evolucionar a través
    de muchas generaciones.
  81. Si separamos estos dos
    componentes centrales de la biología
  82. de lo que es estrictamente esencial,
    tendremos este tipo de ideas genéticas
  83. de donde se ha propuesto
  84. que las primeras entidades vivientes
  85. pudieron haber sido
    unas moléculas similares al ARN
  86. que se podían replicar a sí mismas.
  87. Aquí en la diapositiva se muestra
  88. un modelo abstracto de un tipo de proceso
  89. donde se pudiera hablar únicamente
  90. de dígitos binario en una secuencia.
  91. Si esta fuera una molécula da ARN,
  92. esta sería la secuencia
    de ribonucleótidos en el ARN real
  93. y, por tanto, las bases reales;
    entonces, se puede hablar realmente
  94. sobre la reproducción de esta información
  95. a través de una copia.
  96. La razón de que la palabra ARN
  97. ha sido tan popular
    como un concepto se debe
  98. a que el ARN tiene también
    una función catalítica asociada.
  99. Mientras que, en los organismos modernos,
    tenemos ADN y proteínas
  100. y el ADN controla la herencia genética
  101. y las proteínas son
    los catalizadores fundamentales
  102. que en efecto ejecutan las reacciones
  103. en la célula, el ARN
    puede realizar ambas funciones.
  104. De modo que la perspectiva de Primero
    la genética ha surgido de estas ideas,
  105. con las que podemos plantear
    modelos muy simples
  106. con estas clases de modelos,
  107. en los cuales se habla sobre
    sobre replicación y herencia
  108. y estas ideas de evolución
    a través de este tipo de proceso,
  109. el elemento central, que surgió primero
  110. como una primera entidad viviente.
  111. Y con la perspectiva
    de Primero el metabolismo
  112. hay una visión alternativa
    de que los primeros tipos
  113. de entidades vivientes no fueron
  114. moléculas individuales
    que se podían replicar,
  115. sino un conjunto de moléculas
    que reaccionaban juntas
  116. y podían reproducirse colectivamente
  117. debido a los patrones organizacionales
  118. de sus reacciones.
    A esta idea la llaman teoría
  119. del conjunto autocatalítico.
  120. Hay un ejemplo de conjuntos catalíticos
    que se muestra aquí,
  121. usando el mismo tipo
    de representación de moléculas
  122. como cadenas binarias, cadenas de ceros
  123. y unos, la cual es una forma
    de desarrollar un modelo
  124. de estos tipos de procesos
    en químicas artificiales.
  125. Desde el punto de vista
    de Primero el metabolismo,
  126. los primeros tipos de sistemas vivientes
  127. habrían tenido estos patrones organizados
    de reacciones químicas.
  128. Ambas perspectivas le permiten a uno
  129. plantear modelos con ciertos atributos
    de los sistemas vivientes.
  130. Sería excelente si ustedes
    los pusieran uno al lado del otro
  131. y examinaran la representación
    del polímero binario de ellos
  132. porque comienzan a ver
    que ambos son formas diferentes
  133. de propagar la información
  134. en los sistemas químicos.
  135. Entonces, emerge una idea
    acerca de qué tipos de teorías
  136. pudieran unificar diferentes enfoques
    del origen de la vida.
  137. Esto nos regresa a la idea
    de que necesitamos
  138. progresar en el origen de la vida.
  139. Mientras que tradicionalmente hemos tenido
    estos modelos: Primero la genética
  140. y Primero el metabolismo
    y hay otro modelo,
  141. el de Primero los compartimientos,
  142. donde se habla de superficies minerales
    y todo tipo de cosas,
  143. lo que en realidad necesitamos
    es pensar acerca de cuáles son las teorías
  144. acerca de la vida, y cómo desarrollar
  145. modelos más predictivos
    que sean más generales
  146. en relación a diferentes químicas
    y que nos permitan ir al laboratorio
  147. y predecir en qué circunstancias
    se debería obtener algo que sea
  148. más parecido a la vida.
    Un ejemplo excelente de la necesidad
  149. de teorías y de reflexionar
    acerca del origen de la vida
  150. lo dio Carol Cleveland and Krista
  151. en una publicación que escribieron
  152. sobre la definición de vida
    y donde comentaron
  153. acerca de tratar
    de definir el agua y lo difícil
  154. que fue definirla antes de que se tuviera
  155. una teoría molecular del agua.
  156. Ustedes pudieran describir el agua
    como un líquido incoloro,
  157. pudieran describirla basándose
    en el hecho de que es líquida
  158. en cierto intervalo de temperaturas,
  159. que es inodora...
    Hay tantas formas distintas
  160. en las que pudieran describir
    el agua y que los pudiera
  161. llevar a una definición del agua,
    pero ninguna de ellas es exclusiva
  162. del agua porque hay
    otros líquidos incoloros
  163. que pueden describir, hay otras cosas
    que también son líquidas
  164. a temperatura ambiente.
  165. Así pues, definimos
    el agua de forma realmente precisa
  166. porque hay
  167. una teoría atómica que describe
  168. las moléculas y sus interacciones
  169. y ahora podemos definirla
    en forma precisa como H2O.
  170. Pero la opinión de ellos fue
    que lo que hacemos ahora
  171. es algo así como definir
    la vida fenomenológicamente.
  172. Tenemos mucha heurística o muchas ideas
  173. acerca de lo que creemos
    pudiera ser la vida y, al final,
  174. lo que necesitamos es una teoría
    y que nuestra definición
  175. debería derivar de esa teoría
    y no a la inversa.
  176. Una forma en que me gusta pensar en esto
  177. es reflexionar de verdad
    en las propiedades emergentes de la vida.
  178. Por ejemplo, el agua,
    una de las propiedades que consideramos
  179. que definen el agua es que es húmeda
  180. pero la humedad del agua
    es una propiedad emergente
  181. que requiere muchos,
    muchos, muchos millones
  182. de moléculas de agua,
    potencialmente, húmedas.
  183. Aunque hay un debate activo
    acerca de la cantidad de moléculas
  184. de agua: si son cientos,
  185. si son miles de moléculas,
  186. y se ha estado trabajando
  187. en el desarrollo de modelos
    para cuantificar
  188. cuándo se vuelve húmeda el agua.
    Del mismo modo, si estamos pensando
  189. en propiedades emergentes
    de la vida, la evolución
  190. es con frecuencia considerada
    como una propiedad
  191. que define la vida,
    pero la evolución existe
  192. a nivel de poblaciones; de modo
    que se requiere muchos individuos
  193. que interactúen para que haya
    un sistema evolutivo.
  194. En cierta forma, la evolución
    que se usa como una propiedad
  195. que define la vida, también
    es una propiedad emergente de la vida.
  196. De manera que una de las cosas
    que de verdad necesitamos es estimularnos
  197. para tratar de encontrar
    la teoría subyacente que explique
  198. esas propiedades, de la misma forma
    en que contamos con una teoría atómica
  199. para el agua que explica
    algunas de sus propiedades emergentes.
  200. Una forma de verlo,
  201. es concebir a la vida
    como un sistema para procesar información.
  202. Esta sería como una especie
    de propuesta nueva para tratar
  203. de unificar distintas propiedades
  204. de la vida por las que muchos
    se han entusiasmado en este campo
  205. y por las que muchos están trabajando
    desde diferentes perspectivas,
  206. pero si volvemos a pensar en la idea
    de la genética contra el metabolismo,
  207. y el modelo de polímeros binarios,
  208. ambos fueron una especie de representación
  209. de un sistema informático
  210. que era capaz de replicarse a sí mismo.
  211. Pero eran arquitecturas muy diferentes
  212. para ese tipo de cosas y podemos ver
  213. a Primero la genética como una especie
    de procesamiento digital de datos
  214. y a Primero el metabolismo
    como una especie
  215. de procesamiento analógico de datos.
  216. Ya existe la idea, entre la comunidad
  217. de biólogos y ya está emergiendo
  218. en la Astrobiología,
    de ver a la información
  219. como principio unificador,
    con el cual deberíamos concebir
  220. la vida a través de todos los niveles
    y que pueden ser organismos
  221. que estén organizados mediante
    el flujo de la información.
  222. Una forma de concebir el origen
    de la vida, potencialmente,
  223. como una nueva perspectiva
    es pensar en ello como una transición
  224. y cómo se almacena, se propaga
    y se usa la información
  225. y de cómo pudiera ser
    suficientemente general
  226. como para predecir
    la bioquímica alienígena
  227. que también puede procesar información
  228. en una forma potencialmente similar
  229. a la biología de la Tierra,
    pero que permita
  230. químicas distintas
    a la arquitectura bioquímica
  231. que hay en la Tierra
  232. tan característica
    del último ancestro universal.
  233. Si pudiéramos entender
    cómo funciona la información
  234. en las redes bioquímicas en la Tierra,
  235. potencialmente pudiéramos entender
  236. qué otras químicas posibles pudieran
  237. activar los mismos tipos
    de propiedades emergentes
  238. en otros mundos y tal vez predecir
  239. químicas extraterrestres.