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

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Showing Revision 7 created 11/21/2019 by Alejandro Ibáñez-Costa.


  1. Así que una de las preguntas críticas de
  2. la astrobiología es cómo modelamos la vida y
  3. podemos pensar en modelos abstractos o generales
  4. para la vida. La razón por la que estamos
  5. interesados en estos es porque nosotros no
  6. solo queremos explicar la vida en la Tierra, si no que
  7. queremos ser capaces de explicar la vida en otros
  8. mundos y por eso tenemos que llegar a
  9. un principio tan general como sea posible.
  10. Hasta ahora, la astrobiología se ha centrado en la
  11. idea de intentar definir la vida, entonces
  12. han surgido muchas definiciones diferentes
  13. de la vida,
  14. desde numerosas perspectivas y
  15. esta nube de palabras solo muestra algunos ejemplos, palabras y
  16. definiciones para la vida y hay
    muchas definiciones diferentes para la vida que
  17. realmente se ha convertido en un lío en cuanto a
  18. cómo deberíamos pensarlo de una manera más rigurosa.
  19. Y entonces, una de las cosas cuando piensas sobre ella
  20. como astrobiólogo es realmente, ¿cuál es el
  21. valor de una definición en contraste a una teoría
  22. o modelo? Hay mucha literatura
  23. tradicional, y los orígenes de la vida han estado
  24. enfocados en esta ídea de definir la vida
  25. por lo tanto, nosotros somos capaces de identificar
  26. vida en otros planetas, pero las definiciones
  27. de la vida son bastante ad hoc y
  28. en cierto sentido, se derivan de
  29. observaciones de la vida en la Tierra, así
  30. por ejemplo, sabemos que la vida en la Tierra
  31. evoluciona, por lo tanto podríamos tener
  32. una definición evolucionista de la vida, o bien sabemos
  33. que la vida en la Tierra es celular, por lo que asumiríamos
  34. que la vida requiere células, pero lo que
  35. realmente necesitamos,
  36. en el campo de la astrobiología es construir
  37. mejores modelos y teorías más generales que nos permitan
  38. ir más allá de las definiciones de la que vida
  39. antropocéntricas, para nuestras propia vida pero
  40. que en realidad puedan predecir cómo
  41. la vida podría ser en otros mundos.
  42. El desafío al que nos enfrentamos es que
  43. intentamos ir más allá de un punto de vista antropocéntrico
  44. o centrado en el hombre o en la Tierra
  45. pero es que sólo tenemos
  46. un único ejemplo de la vida en la Tierra a pesar de
  47. toda la diversidad de las formas de vida que vemos
  48. árboles, gatos, gente, las bacterias de tu intestino,
  49. toda la vida está relacionada con un antecesor común
  50. y la forma en la que los astrobiólogos hablan de ella es
  51. lo que llaman el último antepasado común universal
  52. así que, si miramos al árbol de la vida, como se muestra aquí y buscamos el origen
  53. de la evolución de todas las formas de vida
  54. que existen hoy día atrás en el tiempo, todas
  55. convergen en lo que llamamos
  56. el Último Antepasado Común Universal que es
  57. una población de células que vivió en la Tierra primitiva y que pensamos que
  58. toda la vida moderna desciende de ella y
  59. las propiedades que esa forma de vida
  60. habría tenido son ADN y
  61. una maquinaria de traducción de proteínas y
  62. una arquitectura celular parecida a la célula moderna
  63. por lo que sería una forma de vida muy avanzada, por lo que
  64. no nos lleva realmente a los orígenes de la vida en la Tierra pero
  65. el hecho es que toda la vida comparte este tipo de
  66. arquitectura bioquímica común
  67. por lo que es muy limitado porque
  68. significa que únicamente tenemos un ejemplo de vida
  69. para continuar y extrapolar cualquier tipo de principio general
  70. y es bastante difícil.
    Por lo tanto, lo que la gente
  71. ha hecho tradicionalmente,
    en el campo del origen de la vida es intentar generar
  72. modelos basados en el núcleo de componentes
  73. de la arquitectura de la vida
  74. que conocemos hoy, y dos de estos componentes
  75. centrales que han dominado los modelos
  76. de los orígenes de la vida son lo que denominamos
  77. primero genética y primero metabolismo
  78. ya que sabemos que las células metabolizan
  79. lo que necesitan para adquirir alimento de su
  80. ambiente y tu necesitas adquirir
  81. alimento para sobrevivir para
  82. reproducirte, así que el metabolismo es, obviamente,
  83. un componente crítico; en el modelo de
  84. primero genética, sabemos que la vida
  85. requiere de información genética para
  86. ser capaz de reproducirse y
  87. evolucionar muchas generaciones y si
  88. separamos estos dos tipos de elementos centrales
  89. de la biología y sólo nos centramos
  90. en las cosas esenciales, tendremos
  91. una idea de la genética, se ha propuesto
  92. que las primeras entidades vivas
  93. podrían tener moléculas como el ARN
  94. que pueden copiarse a si mismas, y aquí,
  95. en esta diapositiva se muestra un tipo
  96. de modelo abstracto del tipo de procesos
  97. donde podríamos hablar de
  98. dígitos binarios en una secuencia, si fuera una molécula
  99. de ARN, sería una secuencia de
  100. ribonucleótidos del ARN actual, así que
  101. la base actual es que puedes
  102. hablar de reproducción de la información
  103. mediante copia y entonces la razón por la que
  104. el mundo del ARN
  105. ha sido tan popular, es porque el
  106. ARN tiene también una función catalítica
  107. asociada, considerando que
  108. los organismos modernos tenemos ADN y proteínas y
  109. el ADN controla la herencia genética
  110. y las proteínas son los principales catalizadores
  111. que, de hecho, ejecutan las reacciones en la célula
  112. el ARN pude hacer esas funciones, así que
  113. la genética se origina de esta idea,
  114. por lo que podemos modelar, de forma sencilla,
  115. con este tipo de modelos, donde hablamos de
  116. copiar y herencia y esta idea
  117. de evolución a través de esto tipo de
  118. procesos como los elementos centrales que emergieron
  119. primero como entidades vivas y en la
  120. perspectiva del metabolismo primero, hay una
  121. visión alternativa, donde los primeros tipos de
  122. entidades vivas, no eran moléculas individuales
  123. que podía replicarse, sino grupos de moléculas que
  124. podían reaccionar juntas y
  125. que podían reproducirse colectivamente debido a
  126. patrones de organización de sus
  127. reacciones, esta idea se denomina
  128. teoría del conjunto autocatalítico, y hay un
  129. ejemplo sobre un conjunto autocatalítico
  130. usando el mismo tipo de
  131. representación de moléculas
  132. como cadenas binarias, solo cadenas de ceros
  133. y unos, que es una forma de modelar
  134. este tipo de procesos de química
  135. artificial. Y así, en esta visión metabólica
  136. el primer tipo de sistema vivo
  137. habría tenido estos patrones
  138. organizados de reacciones químicas. Por lo que
  139. estas perspectivas nos permiten
  140. modelar ciertas características de los sistemas
  141. vivos. Pero lo que es realmente bueno si
  142. los pones en paralelo y miras
  143. como algo parecido a la representación de un
  144. polímero binario, empiezas a
  145. observar que hay diferentes formas
  146. de propagar la información en
  147. los sistemas químicos y las ideas empiezan a
  148. surgir sobre qué tipos de teorías podrían
  149. unificar los diferentes abordajes de
  150. los orígenes de la vida. Y así, todo vuelve a
  151. la idea de que lo que necesitamos es
  152. empezar a movernos hacia los orígenes de la vida
  153. donde tradicionalmente teníamos estos modelos de
  154. primero genética, o primero metabolismo
  155. y hay otros modelos como
  156. primero los compartimentos, donde hablamos sobre
  157. las superficies minerales y todos los tipos de
  158. cosas que necesitamos para, realmente,
    empezar a pensar y cuales son las
  159. teorías de la vida y cómo desarrollamos
  160. modelos más predictivos que sean más genéricos
  161. para químicas diferentes y nos permitan ir,
    de hecho, al laboratorio y predecir
  162. bajo qué circunstancias podríamos empezar
    a tener cosas que se parezcan a la vida.
  163. Un buen ejemplo de esta necesidad
  164. de teorías e ideas sobre los orígenes de la
  165. vida fue dada por Carol Cleland y
  166. Chris Chyba, en un artículo que escribieron sobre
  167. la definición de la vida donde hablaban de
  168. intentar definir el agua y cómo de difícil
  169. era de definirla antes de tener
  170. una teoría molecular para el agua
  171. así que podrías describir el agua como un líquido transparente, y podrías describirlo
  172. en base al hecho de que es líquida en un cierto
  173. rango de temperaturas, que conoces; que sabemos que
  174. no tiene un olor fuerte. Hay muchas formas diferentes
  175. de describir qué es el agua, lo que puede llevarnos a
  176. una definición del agua,
    pero ninguna de ellas es exclusiva del agua
  177. porque hay otros líquidos transparentes que
  178. tú podrías describir, hay otras cosas que son
    líquidas a temperatura ambiente
  179. y la única manera por la podemos definir el agua
  180. de forma precisa es que tenemos
  181. una teoría atómica que describe
  182. las moléculas y sus interacciones, y nosotros
  183. podemos definir el agua como H2O
  184. y así, pensarán que lo que nosotros hacemos
  185. ahora es una especie de definición fenomenológica
  186. de la vida, tenemos heurística o muchas ideas
    sobre lo que pensamos que podría ser la vida
  187. pero lo que realmente necesitamos es
  188. una teoría y nuestra definición debería
  189. derivar de una teoría, y no al revés.
  190. Y una forma de la que me gusta pensar sobre ello
  191. es pensar realmente sobre las propiedades
    emergentes de la vida
  192. así que el agua, por ejemplo,
    una de sus propiedades definitorias
  193. cuando pensamos sobre el agua es que está húmeda
  194. pero la humedad del agua es una propiedad
  195. emergente que requiere muchas, muchas, muchas
  196. millones de moléculas de agua necesarias
  197. para que esté húmeda, sin embargo,
    hay un debate activo hoy día
  198. sobre cuántas moléculas de agua
  199. si son unos cientos, o unos pocos
  200. miles, y hay gente trabajando y
  201. desarrollando modelos para cuantificar
    cuándo el agua se pone húmeda
  202. de igual modo, si pensamos sobre
  203. las propiedades emergentes de la evolución
  204. que, en ocasiones se considera una propiedad
  205. definitoria de la vida, pero la evolución existe
  206. a nivel de población, por lo que requiere muchos
  207. organismos interactuando, para conformar
  208. un sistema evolucionario, así que,
    en cierto sentido, la evolución
  209. que usamos como una propiedad definitoria
    de la vida, es también una propiedad emergente
  210. de la vida, así que una de las cosas que es
  211. realmente un desafío es
  212. intentar encontrar la teoría que subyace
  213. que explica todas las propiedades emergentes
    del mismo modo que tenemos una teoría
  214. atómica del agua que explica algunas
    de las propiedades emergentes.
  215. Así, una de las formas que podríamos
    pensar sobre ello es lo que
  216. realmente pensamos sobre la vida como un
  217. sistema de procesamiento de información
  218. así que este es una especie de nueva propuesta
  219. para intentar unificar distintas propiedades de la vida que
  220. han ideado muchos entusiastas sobre este tema
  221. y hay mucha gente trabajando sobre ello
  222. desde diferentes perspectivas, por lo que si
  223. volvemos atrás y pensamos sobre la idea de
    genética versus metabolismo
  224. donde teníamos el modelo del polímero binario.
  225. Ambos modelos son tipos de
  226. representación de un sistema de información
  227. capaz de reproducirse a sí mismo
  228. pero que presentaban diferentes arquitecturas
  229. para ello y
  230. uno podría pensar que el modelo de primero genética
    como un tipo digital de procesamiento de información
  231. y primero metabolismo como un tipo análogo de
  232. procesamiento de información, por lo que
  233. existe esta idea en la comunidad
  234. biológica y también emergiendo en la
  235. astrobiología, sobre que la información posiblemente
  236. se unifica sobre un principio, y cómo podíamos
  237. pensar sobre ella en todas las escalas
  238. y que puede haber organismos que
  239. realmente se organizan mediante flujos de información
  240. así que una forma de pensar en el origen de la vida
  241. posiblemente sea como una nueva
  242. perspectiva es pensar que hay una
  243. transición y cómo la información se almacena
  244. y se propaga y se utiliza,
    y esto podría ser suficientemente
  245. general para ser capaz de
  246. predecir las propiedades de químicas alienígenas
  247. que puedan procesar la información de una
  248. forma similar a la biología en la Tierra
  249. pero podrían permitir químicas diferentes
  250. que la arquitectura bioquímica
  251. que conocemos en la Tierra,
    como las características del
  252. último antepasado común universal
  253. por lo si pudiésemos
  254. entender cómo funciona la información
  255. en redes bioquímicas en la Tierra, podríamos
  256. entender, posiblemente, qué otras posibles
  257. químicas podrían permitir los mismos tipos
  258. de características emergentes en
  259. otros mundos, y quizás predecir
  260. químicas alienígenas.