sábado, 25 de octubre del 2014 Fecha
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Nuevos Mundos ¿Nuevas formas de vida?

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Otros mundos    ~    Comentarios Comments (0)

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Cada día que pasa encontramos nuevos mundos y, en esta ocasión, el que podemos ver en la imagen está acompañado por dos soles a los que orbita y de los que recibe luz y calor. Hemos descubierto más de mil mundos situados en el espacio exterior que dan vueltas alrededor de estrellas de diferentes conformaciones más pequeñas y grandes que nuestro Sol y, en alguno de esos mundos, la vida podría estar presente.

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El equipo del telescopio espacial Kepler de la NASA anunció en su momento el descubrimiento del primer exoplaneta que orbita simultáneamente dos estrellas de un sistema binario. La criatura se llama Kepler-16b -o mejor, Kepler-16 (AB)-b- y gira alrededor de dos estrellas más pequeñas que el Sol. Kepler A y Kepler B son dos astros con el 69% y el 20% de la masa del Sol respectivamente, mientras que Kepler-16b es un exosaturno que tiene 0,33 veces la masa de Júpiter. Posee un periodo de 229 días y se halla situado a 105 millones de kilómetros del par binario, la misma distancia que separa a Venus del Sol en nuestro Sistema Solar. Pero debido a que Kepler-16 AB son dos estrellas relativamente frías, la temperatura “superficial” de este gigante gaseoso ronda unos gélidos 170-200 K dependiendo de la posición orbital. Es decir, nada que ver con el infierno de Venus.

Una de las imágenes más recordadas de Star Wars es el momento en el que Luke Skywalker mira hacia la puesta de sol del desierto de Tatooine y vemos cómo se ven 2 soles. Aunque esta imagen forme parte de la historia del cine parece ser que podría ser una realidad; no es que la NASA haya descubierto la ubicación de Tatooine ni nada parecido sino que el telescopio Kepler ha localizado el planeta que orbita alrededor de dos estrellas, es decir, dos soles.

Científicos del  observatorio espacial Kepler de la NASA halló un planeta que está inserto en un sistema con dos estrellas, a una distancia de 200 años luz de la Tierra.

kepler 16b

El  planeta, ubicado en la constelación del Cisne, fue bautizado con el nombre de Kepler 16b y es frío y gaseoso en vez de un tórrido desierto, por lo cual es el primer planeta circumbinario, es decir,  dos estrellas, según señala el artículo en la revista Science.

Como podreis ver y leer, los medios de comunicación cuentan las noticias cientificas como mejor les parece y, no pocas veces distorsionan la realidad. Claro que, tener un científico “de verdad” en nómina y en cada especialidad…sería insoportable (económicamente hablando) para cualquier medio de comunicación y dan las noticias que les llegan de la mejor manera posible.

Las técnicas avanzan y cada vez es más fácil detectar nuevos mundos antes perdidos en el inmenso espacio interestelar y, la lejanía, las dificultades que añaden la luz emitida por la estrella que estos mundos orbitan, poco a poco, están siendo obviados por nuevas técnicas y formas nuevas que, pronto, nos llevarán a saber de mundos habitados por otros seres vivos.

Habrá que esperar un poco.

emilio silvera

¿Alquimia estelar? ¿Proplasma vivo? ¿De dónde venimos?

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en El origen    ~    Comentarios Comments (0)

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 Pero hablemos del trabajo que hoy nos ocupa. Es de vital importancia para la formación del protoplasma-vivo/">plasma que exista una estructura interna determinada. Pero otro factor no menos decisivo es la organización en el tiempo, o sea, que los procesos que se dan en el protoplasma-vivo/">plasma lo hagan en armonía. Cualquier organismo, tanto animal, planta o microbio, vive únicamente mientras pasen por él, de forma continuada y constante, nuevas partículas de sustancias, cargadas de energía. Distintos cuerpos químicos pasan del medio ambiente al organismo; y cuando están dentro, sufren unos determinados y esenciales trastornos, mediante los cuales acaban convirtiéndose en sustancias del propio organismo invadido y serán iguales que aquellos cuerpos químicos que antes formaban parte del ser vivo. Este proceso se conoce con el nombre de asimilación. Sin embargo, de forma paralela a este proceso se da la desasimilación, que se trata precisamente del proceso contrario, es decir, las distintas sustancias que forman la parte del organismo vivo son sensibles a los cambios del propio organismo, se desintegran a menor o mayor velocidad, y son sustituidas por los cuerpos asimilados. De esta forma, los productos de la desintegración se echan al medio envolvente.

Por otra parte, en todo esto debemos tener en cuenta un gente que, siendo ineludible para la vida, está siempre presente en todo lo que a ella concierne. El Agua.

Estructuración del protoplasma-vivo el plasma de la Vida con unas notables facultades para hacer cosas nuevas a partir de otras viejas. ¡Cuánto se habría excitado y cuán complacido habría estado Pasteur si hubiera conocido el famoso experimentio de Miller! Pese a ser el mismo un teísta, Pateur estaba convencido de que Dios creó la vida sobre la Tierra combinando precisamente fuerzas químicas y azar. Reconocía también, como sabemos, que los compuestos orgánicos de los seres vivos son ópticamente activos, es decir, poseen una asimetría interna capaz de desviar planos de luz polarizada. Estaba impresionado, con el hecho de que, fuera de los tejidos vivos, los compuestos asimétricos se encuentran siempre en forma racémica: una mezcla de moléculas orientadas a la derecha, y otras, orientadas a la izquierda. Solamente en estos tejidos vivos, los compuestos orgánicos tienen una lateralidad bien definida.


En la imagen de arriba podemos ver la estructura de molécula de ciclosporina A en forma de corona, izquierda de la imagen (representación de bolas y varillas) y unida a su diana por la que ejerce su función farmacológica (representada como modelo de esferas). Se une a la ciclofilina (en blanco) y esta a su vez a la Calcineurina. Esta última es la encargada de permitir la respuesta inmune de los linfocitos por lo que ésta queda bloqueada. Siempre hemos querido saber sobre el origen de la vida y los secretos que la rodean y cómo apareció en nuestro mundo.

El protoplasma-vivo para mantener su forma debe renovar sus moléculas de materia. El recambio de sustancias es lo que se conoce globalmente como metabolismo. Corresponde a reacciones sencillas de oxidación, reducción, hidrólisis, condensación, etc. Estas reacciones se van modificando y perfeccionando, en los casos más optimistas, hasta llegar a diferenciarse procesos idénticos en alguna o algunas reacciones, A. Baj y Palladin estudiaron la respiración, con todas sus reacciones y catalizadas por su fermento específico. S. Kostichev, A. Liebedev estudiaron la química de la fermentación.

Michurin estudió la relación del organismo y el medio. Los fermentos de las estructuras protoplasmáticas determinaban sus reacciones por la velocidad y la dirección, estableciendo una relación con el medio. Se establecía un círculo de fenómenos relacionados y ordenados regularmente. Se producían asimilaciones y desasimilaciones de sustancias orgánicas con el fin de autoconservación y autorrenovación del protoplasma-vivo.

En la base de la organización de todo individuo está la célula, y en la célula el protoplasma-vivo, en cuya compleja estructura morfológica y química reside el principio de todas las funciones vitales. Inicialmente la organización morfológica de la célula sólo se conocía a través de los medios ópticos. Dentro de los límites de su poder resolutivo; con la introducción del microscopio electrónico amplió notablemente los conocimientos sobre la estructura celular, al conseguirse aumentos hasta 200 veces superior a los obtenidos por los medios ópticos.

Muchas son las veces que aquí, en este lugar dedicado a distintas disciplinas de la Ciencia, hemos hablado de la Vida. Sin embargo, nunca nos hemos parado a explicar la cuestión del proceso del origen de la vida, conociendo antes, aunque sea de manera sencilla y sin profundidad, aquellos principios básicos de la estructura del protoplasma-vivo, ese sustrato material que será la base de todos los seres vivos, sin excepción.

A finales del siglo XIX y principios del XX, había científicos que creían que los organismos sólo eran “máquinas vivientes” especiales, de estructuras muy complejas y, aseguraban que la estructura del protoplasma-vivo era algo así como una máquina, construido conforme a un determinado plan y que estaba formado por “vigas” y “tirantes” como si de un puente se tratara y que, de manera similar a éste, los lazos de unión tenían unida toda la estructura que, de esta manera, se mantenía firme, y, esa estructura de tan estricto orden en la colocación recíproca de las distintas partes del protoplasma-vivo, era precisamente, según ellos, la causa específica de la vida. Y, a todo ello, sin olvidarse del Carbono, la base de todo signo de vida que conocemos.

Pero el estudio concreto del protoplasma-vivo desmintió esta teoría mecanicista. Fue probado que no existía ninguna estructura parecida a una máquina ni siquiera a las de máxima precisión, en el interior del protoplasma-vivo.

Es bien conocido que la masa básica del protoplasma-vivo es líquida; nos hallamos ante un coacervado complejo, constituido por una gran cantidad de sustancias orgánicas de un peso molecular considerable, entre estas destacan las proteínas y los lipoides. Por esta razón, se encuentran flotando a su libre albedrío en esa sustancia coacervática fundamental, partículas filamentosas coloides, quizás enormes moléculas proteínicas sueltas, y muy probablemente, auténticos enjambres de esas moléculas. El tamaño de las partículas es tan diminuto que no se distinguen ni a través de los microscopios actuales más sofisticados. Pero encontramos otros elementos visibles en el interior del protoplasma-vivo. Cuando las moléculas proteínicas y de otras sustancias se unen formando conglomerados, destacan en la masa protoplasmática en forma de pequeñas gotas, captadas a través del microscopio, o en forma de coágulos, con una determina estructura denominados elementos morfológicos. El núcleo, las plastídulas, las mitocondrias, etcétera.

Estos elementos protoplasmáticos, observables a través del microscopio, son, esencialmente, una manifestación aparente y externa de determinadas relaciones de solubilidad, enormemente complejas, de las distintas sustancias que conforman el protoplasma-vivo y que se ha podido comprobar que tiene, un papel determinante, en el curso del proceso de la vida, que no se puede comparar de ningún modo con el papel que desempeña una máquina en su trabajo específico. Esto queda totalmente justificado por la sencilla razón de que una máquina y el protoplasma-vivo son dos sistemas distintos y contrarios.

Sin duda, lo que caracteriza la función de una máquina es el desplazamiento mecánico de sus diferentes partes en el espacio. Por esa razón hay que insistir que el elemento más importante de la estructura de una máquina es, precisamente, la colocación de sus piezas; mientras que el proceso vital tiene un carácter totalmente distinto. Se manifiesta esencialmente con el recambio de sustancias, o sea, con la interacción química de las diferentes partes que conforman el protoplasma-vivo. Por esto deducimos que el elemento primordial en toda la estructuración del protoplasma-vivo es el orden concreto que siguen los procesos químicos en el tiempo, la forma tan armónica en que se combinan, siempre con tendencia a conservar en su conjunto el sistema vital.

Es de vital importancia para la formación del protoplasma-vivo que exista una estructura interna determinada. Pero otro factor no menos decisivo es la organización en el tiempo, o sea, que los procesos que se dan en el protoplasma-vivo lo hagan en armonía. Cualquier organismo, tanto animal, planta o microbio, vive únicamente mientras pasen por él, de forma continuada y constante, nuevas partículas de sustancias, cargadas de energía. Distintos cuerpos químicos pasan del medio ambiente al organismo; y cuando están dentro, sufren unos determinados y esenciales trastornos, mediante los cuales acaban convirtiéndose en sustancias del propio organismo invadido y serán iguales que aquellos cuerpos químicos que antes formaban parte del ser vivo. Este proceso se conoce con el nombre de asimilación. Sin embargo, de forma paralela a este proceso se da la desasimilación, que se trata precisamente del proceso contrario, es decir, las distintas sustancias que forman la parte del organismo vivo son sensibles a los cambios del propio organismo, se desintegran a menor o mayor velocidad, y son sustituidas por los cuerpos asimilados. De esta forma, los productos de la desintegración se echan al medio envolvente.

Por otra parte, en todo esto debemos tener en cuenta un gente que, siendo ineludible para la vida, está siempre presente en todo lo que a ella concierne. El Agua.

El agua pura es un líquido inodoro e insípido. Tiene un matiz azul, que sólo puede detectarse en capas de gran profundidad. A la presión atmosférica (760 mm de mercurio), el punto de congelación del agua es de 0 °C y su punto de ebullición de 100 °C. El agua alcanza su densidad máxima a una temperatura de 4 °C y se expande al congelarse. Como muchos otros líquidos, el agua puede existir en estado sobreenfriado, es decir, que puede permanecer en estado líquido aunque su temperatura esté por debajo de su punto de congelación.

Es muy cierto que la sustancia del organismo vivo siempre se encuentra en movimiento, desintegrándose y volviendo a formarse de manera continua en virtud de la gran cantidad de reacciones de desintegración y síntesis, que se dan guardando una fuerte relación entre ellas. Ya Heráclito, aquel gran dialéctico de la antigua Grecia, nos decía: “nuestros cuerpos fluyen como un arroyo, y de la misma manera que el agua de éste, la materia se renueva en ellos.” Está claro que una corriente o un chorro de agua pueden mantener su forma, su aspecto externo, durante un tiempo, pero su aspecto sólo es la manifestación exterior de ese proceso continuo y constante del movimiento de las partículas del agua. Incluso la misma existencia de este sistema depende, naturalmente, de que las renovadas moléculas de materia pasen constantemente, y a una velocidad determinada por el chorro de agua. Pero si interrumpimos este proceso, el chorro dejará de existir como tal. Lo mismo sucede en todos los sistemas conocidos como dinámicos, los cuales tienen un proceso concreto.

Es un hecho concreto e innegable que los seres vivos también son sistemas dinámicos. Igual que el chorro de agua al que antes hacíamos referencia, su forma y su estructura sólo forman parte de la expresión externa y aparente de un equilibrio, muy competente, formado por procesos que se dan en el ser vivo en sucesión permanente a lo largo de toda su vida. Sin embargo, el carácter de estos procesos es totalmente diferente a los que ocurre en los sistemas dinámicos de la naturaleza orgánica.

Las moléculas de agua llegan al chorro, ya como moléculas de agua, y lo atraviesan sin que se produzca ningún cambio. Pues el organismo toma del medio ambiente sustancias ajenas y desconocidas para él, pero a continuación, mediante procesos químicos muy complejos, son convertidos en sustancias del propio organismo, muy parecidas a los materiales que forman su cuerpo.

Precisamente esto es lo que hace posible las condiciones que mantienen constantemente la composición y estructura del organismo, ignorando este proceso continuo e ininterrumpido de desasimilación que se da en todos los organismos vivos.

Así pues, desde una perspectiva puramente química, el recambio de sustancias, también llamado metabolismo, es un conjunto enorme de reacciones más o menos sencillas, de oxidación, reducción, hidrólisis, condensación, etcétera. Lo que lo hace diferente del protoplasma-vivo, es que en el metabolismo, estas reacciones se encuentran organizadas en el tiempo de de cierto modo, las cuales se combinan para poder crear un sistema integral. Dichas reacciones no surgen por casualidad, y de forma caótica, sino que se dan en estricta sucesión, y en un orden armónico concreto.

El ácido pirúvico (ver otros nombres en la tabla) es un ácido alfa-ceto que tiene un papel importante en los procesos bioquímicos. El anión carboxilato del ácido pirúvico se conoce como piruvato. El ácido pirúvico es un compuesto orgánico clave en el metabolismo. Es el producto final de la glucolisis, una ruta metabólica universal en la que la glucosa se escinde en dos moléculas de piruvato y se origina energía (2 moléculas de ATP).

Ese orden será la base de todos los fenómenos vitales conocidos. En la fermentación alcohólica, por ejemplo, el azúcar proveniente del líquido, que es fermentable, penetra en la célula de la levadura, sufriendo determinados trastornos químicos. O sea, primero se le incorpora el ácido fosfórico y luego se divide en dos partes.

Una de las cuales experimentará un proceso de reducción, mientras que la otra se oxidará, quedando convertida, finalmente, en ácido pirúvico, que más tarde se descompondrá en anhídrido carbónico y acetaldehído. Este último se reducirá, quedando transformado después en alcohol etílico. Como resultado, podemos observar que el azúcar queda convertido en alcohol y anhídrido carbónico.

Imagen

Esto nos demuestra que en la célula de la levadura, lo que determina la producción de estas sustancias es el extraordinario rigor con que se dan todas estas reacciones, las cuales se suceden de forma muy ordenada. Sólo con que sustituyésemos en esta cadena de transmutaciones un único eslabón o si alterásemos en lo más mínimo el orden de dichas transmutaciones ya no tendríamos como resultado alcohol etílico, sino cualquier otra sustancia. En efecto, en las bacterias de la fermentación de la leche, el azúcar, al principio sufría los mismos cambios en la levadura, pero cuando se llega a la fermentación del ácido pirúvico, éste ya no se descompone, todo lo contrario, se reduce al instante. Esto explica que en las bacterias de la fermentación láctica el azúcar no se transforme en alcohol etílico, sino en ácido láctico.

Las encimas

Estructura de la triosafosfato isomerasa.  Conformación en forma de diagrama de cintas  rodeado por el modelo de relleno de espacio de la proteína.Esta proteína es una eficiente enzima involucrada en el proceso de transformación de azúcares en energía  en las células.

La enzimología, al igual que las disciplinas experimentales que han surgido como ramas del tronco común que es la biología, tiene una historia propia construida a través de observaciones, experiencias, pruebas y teorías.

Se inició con el estudio de los procesos de fermentación y de putrefacción y Antoine-Laurente Lavoisier fue el primero en plantear sobre bases cuantitativas el proceso de la fermentación alcohólica, al observar una relación entre cantidad de azúcar presente y productos formados durante el proceso.

Un estudio de la síntesis de distintas sustancias en el protoplasma-vivo demuestra que éstas no se crean de repente, y no provienen de un acto químico especial, sino que son el resultado de una cadena larguísima de trastornos químicos.

No puede constituirse un cuerpo químico complejo, propio de un ser vivo en concreto, sin que se produzcan centenares o miles de reacciones en un orden regular, constante, y ya previsto con rigurosidad, lo cual constituirá la base de la existencia del protoplasma-vivo.

 

                                                       La Biología Físico-Química

La bioquímica, es la rama de la Química y de la Biología que tiene por objetivo principal el conocimiento de la estructura y comportamiento de las moléculas biológicas, que son compuestos de Carbono que forman las diversas partes de la célula y llevan a cabo las reacciones químicas las que le permiten crecer, alimentarse, reproducirse y usar y almacenar energía.

Porque cuanto más compleja es la sustancia, más reacciones intervienen en su formación dentro del protoplasma-vivo y estas reacciones deben coordinarse entre sí con mayor rigor y exactitud. En efecto, investigaciones bastante recientes han demostrado que en la síntesis de las proteínas a partir de los aminoácidos toman parte gran cantidad de reacciones que se producen en una sucesión muy ordenada. Únicamente como consecuencia de esta rigurosa armonía, de esta sucesión ordenada de las reacciones, se da en el protoplasma-vivo ese ritmo estructural, esa regularidad en la sucesión de los distintos aminoácidos que también podemos apreciar en las proteínas actuales.

Por consiguiente, las moléculas proteínicas, así originadas y con una estructura determinada se agrupan entre sí, y ciertas leyes las hacen tender a la formación de auténticos conglomerados moleculares que se acaban separando de la masa protoplasmática y se distinguen como elementos morfológicos, visibles a través del microscopio, como formas protoplasmáticas características por su gran movilidad. De esta manera, la composición química propia del protoplasma-vivo, como su estructura, son la manifestación del orden en que se producen estos procesos químicos que se dan de forma continua y permanente en la materia viva.

Hidrógeno

Todos sabemos de su importancia para la vida

En el siglo XVI se observó que cuando el ácido sulfúrico actuaba sobre el hierro se desprendía un gas combustible. En 1766 Henry Cavendish demostró que dicho gas era una sustancia distinta a otros gases también combustibles, confundiendo el gas obtenido, al que llamo <<aire inflamable>>. Provenía del hierro y no del ácido sulfúrico, también demostró que el gas en el aire y en el oxígeno se formaba Agua

                                                                      La Atmósfera

Es la capa de gas que rodea a un cuerpo celeste que tenga la suficiente masa como para atraer ese gas. Los gases son atraídos por la gravedad del cuerpo, y se mantienen en ella si la gravedad es suficiente y la temperatura de la atmósfera es baja. Algunos planetas están formados principalmente por gases, con lo que tienen atmósferas muy profundas. Si no se dan ciertos parámetros, el protoplasma-vivo/#”>plasma-vivo-%C2%BFde-donde-venimos/#">plasma de la vida, nunca habría hecho acto de presencia.

- Nitrógeno (78%) y
- Oxígeno (21%)

- El 1% restante lo forman el argón (0,9%), el dióxido de Carbono (0,03%), y distintas proporciones de vapor de agua, y trazas de hidrógeno, ozono, metano, monóxido de Carbono, helio, neón, kriptón y xenón.

Ozonosfera y sodiosfera

Desde 15 hasta 60 kilómetros de altitud, el ozono, que en las zonas próximas al suelo se encuentra sólo en pequeñas cantidades, aparece en porcentajes más sensibles y forma la ozonosfera. Este ozono absorbe la radiación ultravioleta procedente del Sol, haciendo posible de es modo la existencia de vida en la Tierra.

Pues bien, debemos preguntarnos de qué depende ese orden, propio de la organización del protoplasma-vivo, y cuáles son sus causas inmediatas. Un estudio minucioso sobre esta cuestión dejará demostrado que el orden indicado no es simplemente algo externo, que queda al margen de la materia viva, teoría defendida por los idealistas; en cambio, hoy día, sabemos perfectamente que la velocidad, la dirección y el encadenamiento de las diferentes reacciones, todo lo que forma el orden que estamos viendo, depende totalmente de las relaciones físicas y químicas que se establecen en el protoplasma-vivo.

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Las propiedades químicas de las sustancias integradoras del protoplasma-vivo, en primer lugar, y también las de las sustancias orgánicas que intervienen son las que constituyen la base de todo ello. Dichas sustancias orgánicas poseen enormes posibilidades químicas y pueden generar gran variedad de reacciones. Pero, aprovechan estas posibilidades con mucha “pereza”, lentamente, a veces a una velocidad ínfima. En muchas ocasiones, se necesitan meses e incluso años, para que llegue a producirse alguna de las reacciones efectuadas entre las mismas sustancias orgánicas. Por esto, los químicos, para acelerar el proceso de las reacciones entre las sustancias orgánicas, usan a menudo en su trabajo diferentes sustancias de acción enérgica-ácidos y álcalis fuertes, etcétera.

Para conseguir tal aceleramiento cada vez con más frecuencia, los químicos recurren a la utilización de los catalizadores. Hace ya mucho tiempo que habían notado que sólo con añadir una pequeña dosis de algún catalizador a la mezcla donde se estaba realizando una reacción, se producía un gran aceleramiento de ésta. Además, otra propiedad propia e los catalizadores es que no se destruyen durante el proceso de la reacción, y cuando esta finaliza, comprobamos que queda exactamente la misma cantidad de catalizador que añadimos a la mezcla al principio. Así que, cantidades insignificantes de catalizador son suficientes, muchas veces, pata provocar la rápida transmutación de masas considerables de diferentes sustancias. Esta cualidad, hoy día, es de gran utilidad para la industria química, que usa como catalizadores distintos metales, sus óxidos, sus sales y otros cuerpos orgánicos o inorgánicos. Las reacciones químicas dadas en animales y vegetales entre las distintas sustancias orgánicas se suceden a gran velocidad. De lo contrario, la Vida no pasaría tan rápida como en realidad pasa. Se sabe que la gran velocidad de las reacciones químicas producidas en el protoplasma-vivo es debida a la presencia constante de catalizadores biológicos especiales llamados fermentos.

Hace tiempo que estos fermentos fueron descubiertos, y ya con anterioridad, los científicos se habían fijado en ellos. Pues resultó que los fenómenos se podían extraer del protoplasma-vivo y así separarse en forma de solución acuosa o como polvo seco de fácil solubilidad. Esto me hace pensar en lo que ocurre en las Nebulosas. No hace mucho se consiguieron fermentos en forma cristalina y se resolvió su composición química. Estos resultaron ser proteínas, y muchas veces, en combinación con otras sustancias de distinta naturaleza. Estos fermentos, por el carácter de su acción, se asemejan a los catalizadores inorgánicos. Sin embargo, se diferencian de ellos por la increíble intensidad de sus efectos.

En este sentido, los fermentos superan a los catalizadores inorgánicos de acción en centenares de miles, y en ocasiones hasta en millones de veces. Así que en los fermentos de naturaleza proteínica se da un mecanismo increíblemente perfecto y racional que hace posible acelerar las reacciones químicas entre las distintas sustancias orgánicas. Los fermentos también se caracterizan por la excepcional especifidad de su acción.

La Teoría Celular

Llegados a este punto debemos profundizar un poco más en la constitución de los seres vivos. Para ello debemos saber la teoría celular, enunciada por Matthias Schleiden (1804-1881) y Theodor Schwann (1810-1882).

La teoría celular de Schleiden y Schwann señala un rasgo común para todos los seres vivos: todos están compuestos por células y por productos elaborados por ellas. Aunque la idea de que la célula es el “átomo” de la vida nos parezca evidente, su importancia y la dificultad de su descubrimiento son parejas a la dificultad del descubrimiento de la existencia de átomos en química, y marca un cambio de paradigma en la manera de concebir la vida.

La teoría celular se basó en los adelantos realizados mediante los aparatos de observación debidos inicialmente a Robert Hooke (1635-1703) y a Anton Van Leeuwenhoek (1632-1723). Hooke construyó cientos de microscopios. Los más avanzados estaban formados por dos lupas combinadas como ocular y objetivo (microscopio compuesto).

imagen de un piojo

 imagen de células vegetales

Aunque con ellos llegó a alcanzar 250 aumentos, eran preferibles los de una sola lente, como los que construyó van Leeuwenhoek, ya que presentaban menos aberración cromática. Con esos instrumentos consiguieron descubrir infusorios (aquellas células o microorganismos que tienen cilios u otras estructuras de motilidad para su locomoción en un medio líquido), bacterias, la existencia de capilares en la membrana interdigital de las ranas.

Ahora sabemos que tanto los paramecios como los organismos superiores están formados por una o más células, almacenan y transportan la energía, duplican su material genético y utilizan la información que ese material contiene para sintetizar proteínas siempre de la misma forma. Todos estos procesos, que están presentes en todas las células, son los que forman la maquinaria de la vida.

                 Sustancias orgánicas que nios dan las vitaminas

Por supuesto, esto es a causa de las particularidades del efecto catalítico de las proteínas; pues la sustancia orgánica (el sustrato) que sufre alteraciones en el transcurso del proceso metabólico, forma ya al principio, una unión bastante compleja aunque de corta duración, con la correspondiente proteína-fermento. Esta fusión tan completa, no es estable, pues sufre distintos trastornos con mucha rapidez: el sustrato sufre las transformaciones correspondientes y el fermento se regenera, para poder unirse de nuevo a otras porciones del sustrato.

Entonces, para que las sustancias integradoras del protoplasma-vivo puedan participar realmente con el metabolismo, debe combinarse con una proteína y constituir con ella un enlace complejo. De no ser así, sus posibilidades químicas se producirán muy lentamente y entonces perderán toda su importancia en el impetuoso proceso vital. Por esta razón el cómo se modifique una sustancia orgánica en el transcurso del metabolismo, depende, además de la estructura molecular de esta sustancia, y de las posibilidades químicas de la misma, también de la acción de fermentación de las proteínas protoplasmáticas, las cuales se encargan de llevar esa sustancia al proceso metabólico general.

Los fermentos, además de ser un poderoso acelerador de los procesos químicos sufridos por la materia viva; son también un mecanismo químico interno, el cual se encarga de que esos procesos sean conducidos por un cauce muy concreto. La gran especificidad de las proteínas-fermentos consigue que cada una de ellas forme enlaces complejos sólo con determinadas sustancias y catalice solamente algunas reacciones. Por esto, cuando se produce éste o el otro proceso vital, y con más motivo, cuando se verificas todo el proceso metabólico, actúan miles de proteínas-fermento de distintas clases. Cada una de estas proteínas puede catalizar de forma específica una sola reacción, y sólo el conjunto de acciones de todas ellas, en muy precisa combinación, hará posible ese orden regular de los fenómenos que entendemos como base del metabolismo.

Con el uso de los distintos fermentos específicos que se obtienen a partir del organismo vivo, en el laboratorio, pueden reproducirse de forma aislada cada una de las reacciones químicas, y todos los eslabones que forman el proceso metabólico. Así desenredamos el ovillo tan sumamente complicado de las transmutaciones químicas producidas durante el metabolismo, donde miles de reacciones individuales se mezclan. Por este mismo procedimiento se puede descomponer el proceso metabólico en sus diferentes etapas químicas, se puede analizar las sustancias integradora de la materia viva, y además los distintos procesos realizados en ella.

De esa manera se demostró que la respiración funciona a partir de una serie de reacciones como la oxidación o la reducción, dichas reacciones se dan con muchísimo rigor en un orden estricto y cada una de éstas es catalizada por un fermento específico (S.Kóstichev, A. Liédev y otros autores).

En 1878 el biólogo alemán Walter Fleming descubrió que se podían teñir unas estructuras existentes en el interior del núcleo y llamo cromatina a la materia que las formaban.

Como las células de la preparación morían al teñirse, y en una preparación existían células en muy diferentes etapas de crecimiento y división, Fleming pudo estudiar estas etapas y comprender cómo evolucionaba la vida de la célula.

Al comenzar el proceso de división celular la cromatina forma una especie de hilos que se denominan, con mucha lógica, cromosomas (cuerpos coloreados) y Fleming llamó al proceso de división celular mitosis, una palabra griega que significa hilo.

En 1887 el biólogo belga Edouart van Beneden contó el número de cromosomas de células de diferentes especies y llegó a la conclusión de que el número de cromosomas es una característica de la especie. Todas las células humanas tienen 46 cromosomas.

También descubrió que los espermatozoides y los óvulos tenían la mitad de los cromosomas de las células normales, y dedujo que al unirse conservaban todos sus cromosomas, con lo que recuperaban el número característico de la especie.

imagen de espermatozoides

Tanto Fleming como van Beneden comprendieron que eran los cromosomas del huevo los que determinaban las características del animal que se iba a formar, pero no podían saber el mecanismo por el que lo hacían.

Por entonces se empezó a llamar citoplasma-vivo al conjunto de protoplasma-vivo y orgánulos que están comprendidos entre el núcleo y la pared o membrana celular, y se empezaron a estudiar estos orgánulos.

Así, en 1898 el biólogo alemán Carl Benda descubrió las mitocondrias, que en griego significa hilos de cartílago. Ahora sabemos que son los órganos que se encargan de la obtención de energía a partir de azúcar y oxígeno. Ese mismo año Golgi descubrió el complejo que lleva su nombre.

              Aminoácidos y azúcares de la vida están ahí presentes en las Nebulosas del Espacio interestrelar donde se forman estrellas y mundos

Hoy día, ya hemos dado el salto del análisis de los procesos vitales a su reproducción, a su síntesis. De esta forma, combinando de manera precisa en una solución acuosa de azúcar, una veintena de fermentos distintos, obtenidos a partir de seres vivos, pueden reproducirse los fenómenos propios de la fermentación alcohólica. En este líquido, donde gran cantidad de proteínas distintas se hallan disueltas, los trastornos que sufre el azúcar son verificados en el mismo orden regular que siguen en la levadura viva, aunque aquí no existe ninguna estructura celular.

Todos estos procesos son, en realidad, terriblemente complejos y están expuestos a que, cualquier alteración del medio incida de manera directa en su devenir. Pero, por otra parte y en las circunstancias adecuadas, no existe ningún factor físico o químico, ni sustancia orgánica o sal inorgánica que, de alguna manera, puedan alterar el curso de las reacciones fermentativas. Cualquier aumento o disminución de la temperatura, alguna modificación de la acidez del medio, del potencial oxidativo y de la composición salina o de la presión osmótica, alterará la correlación entre las velocidades de las distintas reacciones de fermentación, y de esta forma cambia su sucesión temporal. Es aquí donde se asientan todas las premisas de esa unidad entre el organismo y el medio, tan característica de la vida.

Esta organización tan especial de la sustancia viva influye en gran manera, en las células de los organismos actuales, en el orden y la dirección de las reacciones fermentativas, las cuales son la base del proceso metabólico. Cuando se agrupan las proteínas entre sí pueden quedar aisladas de la solución general y conseguir diferentes estructuras protoplasmáticas de muy ágil movimiento. Con total seguridad, sobre la superficie de estas estructuras se encuentran concentrados gran cantidad de fermentos.

Está claro que el orden característico de la organización del protoplasma-vivo-%C2%BFde-donde-venimos/#">plasma está basado en las distintas propiedades químicas de las sustancias integradoras de la materia viva.

1.-Todos los seres vivos están formados por células y sus productos. Por tanto la célula es la unidad anatómica del organismo.

2.-Todas las células proceden de otras células preexistentes y éstas, a su vez, de otras células. Esto lo certificaron los viejos científicos con el axioma omnis cellula e cellula, latinajo que significa lo que todos ustedes suponen, que toda célula procede de otra célula.

3.-La célula es la unidad funcional del organismo.

4.-La célula es también la unidad genética del organismo.

Básicamente la célula está formada por tres elementos:

Núcleo
Membrana y
Citoplasma-vivo-%C2%BFde-donde-venimos/#">plasma


La membrana envuelve la célula confiriéndole su individualidad. Dicho de otra manera, la célula es una unidad separada de otras células por su membrana.

El citoplasma-vivo-%C2%BFde-donde-venimos/#">plasma está formado por un líquido llamado citosol (solución celular) y gran cantidad de gránulos que reciben el nombre genérico de organelos y que más adelante describiremos. Adelantemos que en estos organelos hay una gran actividad ya que se encargan de funciones digestivas y respiratorias.
El núcleo está separado del resto del citoplasma-vivo-%C2%BFde-donde-venimos/#">plasma por otra membrana, la membrana nuclearEn su interior se encuentra el material genético que crea los patrones para producir nuevas células con las características de nuestra especie. Una célula humana siempre producirá otra célula humana.

Todo esto nos lleva hasta el Yo y el ADN que nos define

emilio silvera

¡Los materiales para la vida!

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Astronomía y Astrofísica    ~    Comentarios Comments (1)

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Los elementos se crean en las estrellas y en las explosiones supernovas

 

¡La Física! Cuando se asocia a otras disciplinas ha dado siempre un resultado espectacular y, en el caso de la Astronomía, cuando se juntó con la Física, surgió esa otra disciplina que llamamos Astrofísica. La Astrofísica es esa nueva rama de la Astronomía que estudia los procesos físicos y químicos en los que intervienen los fenómenos astronómicos. La Astrofísica se ocupa de la estructura y evolución estelar (incluyendo la generación y transporte de energía en las estrellas), las propiedades del medio interestelar y sus interacciones en sus sistemas estelares y la estructura y dinámica de los sistemas de estrellas (como cúmulos y galaxias) y sistemas de galaxias. Se sigue con la Cosmología que estudia la naturaleza, el origen y la evolución del universo. Existen varias teorías sobre el origen y evolución del universo (big bang, teoría del estado estacionario, etc.

Las estrellas, como todo en el Universo, no son inmutables y, con el paso del Tiempo, cambian para convertirse en objetos diferenters de los que, en un principio eran. Por el largo trayecto de sus vidas, transforman los materiales simples en materiales complejos sobre los que se producen procesos biológico-químicos que, en algunos casos, pueden llegar hasta la vida.

Una de las cosas que siempre me han llamado poderosamente la atención, han sido las estrellas y las transformaciones que, dentro de ellas y los procesos que en su interior se procesan, dan lugar a las transiciones de materiales sencillos hacia materiales más complejos y, finalmente, cuando al final de sus vidas expulsan las capas exteriores al espacio interestelar dejando una extensa región del espacio interestelar sembrada de diversas sustancias que, siguiendo los procesos naturales e interacciones con todo lo que en el lugar está presente, da lugar a procesos químicos que transforman esas sustancias primeras en otras más complejas, sustancias orgánicas simples como, hidrocarburos y derivados que, finalmente, llegan a ser los materiales necesarios para que, mediante la química-biológica del espacio, den lugar a moléculas y sustancias que son las propicias para hacer posible el surgir de la vida.

La Química de los Carbohidratos es una parte de la Química Orgánica que ha tenido cierta entidad propia desde los comienzos del siglo XX, probablemente debido a la importancia química, biológica (inicialmente como sustancias de reserva energética) e industrial (industrias alimentaria y del papel) de estas sustancias. Ya muy avanzada la segunda mitad del siglo XX han ocurrido dos hechos que han potenciado a la Química de Carbohidratos como una de las áreas con más desarrollo dentro de la Química Orgánica actual.

Todos los animales, plantas y microbios están compuestos fundamentalmente, por las denominadas sustancias orgánicas. Sin ellas, la vida no tiene explicación (al menos que sepamos). De esta manera, en el primer período del origen de la vida tuvieron que formarse dichas sustancias, o sea, surgimiento de la materia prima que más tarde serviría para la formación de los seres vivos.

La característica principal que diferencia a las sustancias orgánicas de las inorgánicas, es que en el contenido de las primeras se encuentra como elemento fundamental el Carbono.

En las sustancias orgánicas, el carbono se combina con otros elementos: hidrógeno y oxígeno (ambos elementos juntos forman agua), nitrógeno (este se encuentra en grandes cantidades en el aire, azufre, fósforo, etc. Las distintas sustancias orgánicas no son más que las diferentes combinaciones de los elementos mencionados, pero en todas ellas, como elemento básico, siempre está el Carbono.

EDUCACIÓN AMBIENTAL PARA EL TRÓPICO DE COCHABAMBA

En el primer nivel (abajo) están los productores, o sea las plantas como maíz, frijol, papaya, cupesí, mora, yuca, árboles, hierbas, lianas, etc., que producen hojas, frutas, raíces, semillas, que comen varios animales y la gente.

En el segundo nivel están los primeros consumidores, que comen hierbas, hojas (herbívoros) y frutas (frugívoros). Estos primeros consumidores incluyen a insectos como hormigas, aves como loros y mamíferos como ratones, urina, chanchos, chivas, vacas.

En el tercer nivel están los segundos consumidores (carnívoros), es decir los que se comen a los animales del segundo nivel: por ejemplo el oso bandera come hormigas, el jausi come insectos y la culebra come ratones.

Nosotros, los humanos, somos omnívoros, es decir comemos de todo: plantas y animales. Algunos de los carnívoros comen, a veces, plantas también, como los perros. Otros, como el chancho, comen muchas plantas y a veces también carne.

Las sustancias orgánicas más sencillas y elementales son los llamados hidrocarburos o composiciones donde se combinan el Oxígeno y el Hidrógeno. El petróleo natural y otros derivados suyos, como la gasolina, el keroseno, etc., son mezcolanzas de varios hidrocarburos. Con todas estas sustancias como base, los químicos obtienen sin problemas, por síntesis, gran cantidad de combinados orgánicos, en ocasiones muy complejos y otras veces iguales a los que tomamos directamente los seres vivos, como azúcares, grasas, aceites esenciales y otros. Debemos preguntarnos como llegaron a formarse en nuestro planeta las sustancias orgánicas.

Está claro que, para los iniciados en estos temas, la cosa puede parecer de una complejidad inalcanzable, nada menos que llegar a comprender ¡el origen primario de las sustancias orgánicas!

Es nuestro planeta y el único habitado (hasta donde podemos saber). Está en la ecosfera, un espacio que rodea al Sol y que tiene las condiciones necesarias para que exista vida. Claro que, ¡son tantos los mundos! Cómo vamos a ser nosotros nos únicos que poblemos el Universo? ¡Que despercidicio de espacio!

 

 

 

 

La observación directa de la Naturaleza que nos rodea nos puede facilitar las respuestas que necesitamos. En realidad, si ahora comprobamos todas las sustancias orgánicas propias de nuestro mundo en relación a los seres vivos podemos ver que, todas, son producidas hoy día en la Tierra por efecto de la función activa y vital de los organismos.

Las plantas verdes absorben el carbono inorgánico del aire, en calidad de anhídrido carbónico, y con la energía de la luz crean, a partir de éste, sustancias orgánicas necesarias para ellas. Los animales, los hongos, también las bacterias y el resto de organismos, menos los de color verde, se alimentan de animales o vegetales vivos o descomponiendo estos mismos, una vez muertos, pueden proveerse de las sustancias orgánicas que necesitan. Con esto, podemos ver como todo el mundo actual de los seres vivos depende de los dos hechos análogos de fotosíntesis y quimiosíntesis, aplicados en las líneas anteriores.

Incluso las sustancias orgánicas que se encuentran bajo tierra como la turba, la hulla o el petróleo, han surgido, básicamente, por efecto de la acción de diferentes organismos que en un tiempo remoto se encontraban en el planeta Tierra y que con el transcurrir de los siglos quedaron ocultos bajo la maciza corteza terrestre.

Todo esto fue causa de que muchos científicos de finales del siglo XIX y principios del XX, afirmaran que era imposible que las sustancias orgánicas produjeran en la Tierra, de forma natural, solamente mediante un proceso biogenético, o sea, con la única intervención de los organismos. Esta opinión predominante entre los científicos de hace algunas décadas, constituyó un obstáculo considerable para hallar una respuesta a la cuestión del origen de la vida.

Para tratar esta cuestión era indispensable saber cómo llegaron a constituirse las sustancias orgánicas; pero ocurría que éstas sólo podían ser sintetizadas por organismos vivos. Sin embargo, únicamente podemos llegar a esta síntesis si nuestras observaciones no van más allá de los límites del planeta Tierra. Si traspasamos esa frontera nos encontraremos con que en diferentes cuerpos celestes de nuestra Galaxia se están creando sustancias orgánicas de manera abiogenética, es decir, en un ambiente que excluye cualquier posibilidad de que existan seres orgánicos en aquel lugar.

Estrella de carbono (estrella gigante roja)

Con un espectroscopio podemos estudiar la fórmula química de las atmósferas estelares, y en ocasiones casi con la misma exactitud que si tuviéramos alguna muestra de éstas en el Laboratorio. El Carbono, por ejemplo, se manifiesta ya en las atmósferas de las estrellas tipo O, que son las que están a mayor temperatura, y su increíble brillo es lo que las diferencia de los demás astros (Ya os hablé aquí de R. Lepori, la estrella carmesí, o, también conocida como la Gota de Sangre, una estrella de Carbono de increíble belleza).

En la superficie de las estrellas de Carbono existe una temperatura que oscila los 20.000 y los 28.000 grados. Es comprensible, entonces, que en esa situación no pueda prevalecer aún alguna combinación química. La materia está aquí en forma relativamente simple, como átomos libres disgregados, sueltos como partículas minúsculas que conforman la atmósfera incandescente de estos cuerpos estelares.

La atmósfera de las estrellas tipo B, característica por su luz brillante blanco-azulada y cuya corteza tiene una temperatura que va de 15.000 a 20.000 grados, también tienen vapores incandescentes de carbono. Pero aquí este elemento tampoco puede formar cuerpos químicos compuestos, únicamente existe en forma atómica, o sea, en forma de pequeñísimas partículas sueltas de materia que se mueven a una velocidad de vértigo.

Sólo la visión espectral de las estrellas Blancas tipo A, en cuya superficie hay una temperatura de unos 12.000º, muestras unas franjas tenues, que indican, por primera vez, la presencia de hidrocarburos –las más primitiva combinaciones químicas de la atmósfera de estas estrellas. Aquí, sin que existan antecedentes, los átomos de dos elementos (el carbono y el hidrógeno) se combinan resultando un cuerpo más perfecto y complejo, una molécula química.

Observando las estrellas más frías, las franjas características de los hidrocarburos son más limpias cuando más baja es la temperatura y adquieren su máxima claridad en las estrellas rojas, en cuya superficie la temperatura nunca es superior a los 4.000º.

Es curioso el resultado obtenido de la medición de Carbono en algunos cuerpos estelares por su temperatura:

  • Proción: 8.000º
  • Betelgeuse: 2.600º
  • Sirio: 11.000º
  • Rigel: 20.000º

 

Como es lógico pensar, las distintas estrellas se encuentran en diferentes períodos de desarrollo. El Carbono se encuentra presente en todas ellas, pero en distintos estados del mismo.

Las estrellas más jóvenes, de un color blanco-azulado son a la vez las más calientes. Éstas poseen una temperatura muy elevada, pues sólo en la superficie se alcanzan los 20.000 grados.

Los científicos descubrieron una enorme cantidad de silicatos cristalinos e hidrocarburos policíclicos aromáticos, dos sustancias que indican la presencia de oxígeno y de carbono, respectivamente. Así todos los elementos que las componen, incluido el Carbono, están en forma de átomos, de diminutas partículas sueltas. Existen estrellas de color amarillo y la temperatura en su superficie oscila entre los 6.000 y los 8.000º. En estas también encontramos Carbono en diferentes combinaciones.

El Sol, pertenece al grupo de las estrellas amarillas y en la superficie la temperatura es de 6.000º. El Carbono en la atmósfera incandescente del Sol, lo encontramos en forma de átomo, y además desarrollando diferentes combinaciones: Átomos de Carbono, Hidrógeno y Nitrógeno, Metino, Cianógeno, Dicaerbono, es decir:

  1. Átomos sueltos de Carbono, Hidrógeno y Nitrógeno.
  2. Miscibilidad combinada de carbono e hidrógeno (metano)
  3. Miscibilidad combinada de carbono y nitrógeno (cianógeno); y
  4. Dos átomos de Carbono en combinación (dicarbono).

 

En las atmósferas de las estrellas más calientes, el carbono únicamente se manifiesta mediante átomos libres y sueltos. Sin embargo, en el Sol, como sabemos, en parte, se presenta ya, formando combinaciones químicas en forma de moléculas de hidrocarburo de cianógeno y de dicarbono.

Para hallar las respuestas que estamos buscando en el conocimiento de las sustancias y materiales presentes en los astros y planetas, ya se está realizando un estudio en profundidad de la atmósfera de los grandes planetas del Sistema solar. Y, de momento, dichos estudios han descubierto, por ejemplo, que la atmósfera de Júpiter está formada mayoritariamente por amoníaco y metano. Lo cual hace pensar en la existencia de otros hidrocarburos. Sin embargo, la masa que forma la base de esos hidrocarburos, en Júpiter permanece en estado líquido o sólido a causa de la abaja temperatura que hay en la superficie del planeta (135 grados bajo cero). En la atmósfera del resto de grandes planetas se manifiestan estas mismas combinaciones.

Ha sido especialmente importante el estudio de los meteoritos, esas “piedras celestes” que caen sobre la Tierra de vez en cuando, y que provienen del espacio interplanetario. Estos han representado para los estudiosos los únicos cuerpos extraterrestres que han podido someter a profundos análisis químico y mineralúrgico, de forma directa. Sin olvidar, en algunos casos, los posibles fósiles.

Estos meteoritos están compuestos del mismo material que encontramos en la parte más profunda de la corteza del planeta Tierra y en su núcleo central, tanto por el carácter de los elementos que los componen como por la base de su estructura. Es fácil entender la importancia capital que tiene el estudio de los materiales de estas piedras celestes para resolver la cuestión del origen de las primitivas composiciones durante el período de formación de nuestro planeta que, al fin y al cabo, es la misma que estará presente en la conformación de otros planetas rocosos similares al nuestro, ya que, no lo olvidemos, en todo el universo rigen las mismas leyes y, la mecánica de los mundos y de las estrellas se repiten una y otra vez aquí y allí, a miles de millones de años-luz de nosotros.

Así que, se forman hidrocarburos al contactar los carburos con el agua. Las moléculas de agua contienen oxígeno que, combinado con el metal, forman los hidróxidos metálicos, mientras que el hidrógeno del agua mezclado con el carbono forman los hidrocarburos.
Los hidrocarburos originados en la atmósfera terrestre se mezclaron con las partículas de agua y amoníaco que en ella existían, creando sustancias más complejas. Así, llegaron a hacerse presentes la formación de cuerpos químicos. Moléculas compuestas por partículas de oxígeno, hidrógeno y carbono.

Todo esto desembocó en el saber sobre los Elementos que hoy podemos conocer y, a partir de Mendeléiev (un eminente químico ruso) y otros muchos…se hizo posible que el estudio llegara muy lejos y, al día de hoy, podríamos decir que se conocen todos los elementos naturales y algunos artificiales que, nos llevan a tener unos valiosos datos de la materia que en el universo está presente y, en parte, de cómo funciona cuando, esas sustancias o átomos, llegan a ligarse los unos con los otros para formar, materiales más complejos que, aparte de los naturales, están los artificiales o transuránicos.

Aquí en la Tierra, las reacciones de hidrocarburos y sus derivados oxigenados más simples con el amoníaco generaron otros cuerpos con distintas combinaciones de átomos de carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno (CHON) en su moléculas llamadas paras la vida una vez que, más tarde, por distintos fenómenos de diversos tipos, llegaron las primeras sustancias proteínicas y grasas que, dieron lugar a los aminoácidos, las Proteínas y el ADN y RDN que, finalmente desembocó en eso que llamamos vida y que, evolucionado, ha resultado ser tan complejo y, a veces, en ciertas circunstancias, peligroso: ¡Nosotros!

emilio silvera

Un buen físico sin suerte: Paul Ehrenfest

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Arriba la fotografía del joven Paul Ehrenfest (18 enero 1880 a 25 septiembre 1933) fue un físico austriaco y holandés, quien hizo importantes contribuciones al campo de la mecánica estadística y su relación con la mecánica cuántica, incluyendo la teoría de la transición de fase y el teorema de Ehrenfest. Trabajó y ayudó a los físicos más importantes. Einsten decía de él:

“Ehrenfest no era solamente el mejor maestro en nuestra profesión que yo haya conocido; también estaba apasionadamente preocupado por el desarrollo y el destino de los hombres, especialmente de sus estudiantes. Entender a los demás, ganar su amistad y confianza, ayudar a cualquiera enzarzado en luchas externas o interiores, animar el talento joven; todo esto era su elemento real, casi más que su inmersión en problemas científicos.”

 

Estudiantes de Ehrenfest, Leiden 1924. De izquierda a derecha: Gerhard Heinrich Dieke , Samuel Abraham Goudsmit , Jan Tinbergen , Paul Ehrenfest, Ralph Kronig , y Enrico Fermi

Paul Erhrenfest era un santo Tomás dubitativo, pero era de sí mismo de quien dudaba. era un físico austríaco de mucho talento que trabajo con muchos de los máximos nombres de la ciencia a proncipios del siglo XX: Einstein, Heisenberg, Pauli, Dirac, todos se beneficiaron de su ayuda. Por encima de todo era un crítico incisivo, capaz de señalar los puntos débiles de cualquier argumento: la conciencia de la física. También era famoso por suis comentarios, como: “¿Por qué tengo tan buenos estudiantes? Porque soy muy estúpido”. O, “¿Usted dice eso por principio o sólo porque resulta que es cierto?”.

Image of Casimir, et al

Left to right: Hendrik Casimir (kneeling), Bart Bok, George Uhlenbeck, Samuel Goudsmit, Paul Ehrenfest, Mrs. Jaantje Logher Goudsmit, Enrico Fermi and Mrs. Else Uhlenbeck (sitting in front of Casimir). Credit: AIP Emilio Segrè Visual Archives.

Ehrenfest hizo importantesd contribuciones a la física en varias áreas y los estudiantes de licenciatura que estuan mecánica cuántica llegan invariablemente al “teorema de Ehrenfest”. Pero los niveles exigidos por Ehrenfest eran tan elevados que ni el podía estar a la altura. A pesar de la alta estima en que otros lo tenían y que le llevó a ser invitado a ocupar la cátedra de física de Leiden en 1912, cuando sólo tenía 32 años, Ehrenfest sufría de baja autoestima. Llegó a estar frustrado por su incapacidad de seguir el rápido ritmo de los desarrollos en la física cuántica y su Naturaleza cada vez más metafísica,

Einstein y Ehrenfest creían en una realidad objetiva inteligible para el hombre y en las leyes causales, y se opusieron de forma enérgica a la mecánica cuántica; Born y Bohr fueron los creadores de las concepciones más importantes contrarias a la causalidad y a la inteligibilidad, e incluso limitaron de un modo considerable la relevancia del concepto de realidad física. El caso de Schrodinger era más complicado, aunque rechazaba también la síntesis cuántica elaborada por Bohr. Todos ellos se opusieron al nazismo, aunque tenían diferentes opiniones políticas.

Ehrenfest dirigía seminarios los martes en la Universidad de Leyden en donde intervenían los grandes científicos de la época. Allí nació y se consolidó la hipótesis sobre el spin del electrón, y Ehrenfest fue su impulsor. También intervino como iniciador y organizador de la famosa polémica entre Bohr y Einstein.

Paul Ehrenfest dejó tras de sí ideas físicas que sobrevivieron la memoria de sus discípulos y amigos. Tendió un puente sobre el abismo que en la mente de sus contemporáneos separaba los fenómenos cuánticos de los clásicos por medio del conocido teorema de Ehrenfest, propuesto en un artículo en 1927. En él radica la esencia del principio de correspondencia que en 1918 formuló Niels Bohr.

Hay cuetiones y situaciones en la vida de una persona que, se tienen que vivir para poder comprender hasta que punto se puede uno ver afectado por los hechos y, si además, resulta que no eres de un carácter fuerte, las cosas se agravan hasta llegar a lo inevitable. El carácter apocado de este personaje se ahondó, exacerbado por los graves problemas mentales de su hijo Wassik, con síndrome de Down. Ludwig Boltzmann, que fue supervisor de Ehrenfest, se había suicidado en 1906 desesperado por la falta de reconocimiento de su trabajo, Paul Ehrenfest hizo lo mismo el 25 de Septeimbre de 1933, pegándose un tiro después de haber disparado a su hijo en la sala de espera del médico.

Ehrenfest demostró que en mundos con más de tres dimensiones no podían existir átomos estables en absoluto. O bien los electrones caían al núcleo en una trayectoria espiral o bien se dispersaban. Tambioén advirtió que las ondas tridimensiopnales tienen propiedades muy especiales. Sólo en tres dimensiones viajan las ondas en el espacio libre sin distorsión o reververación. El el mundo de dimensiones del espacio es par (dos, cuatro, seis…), entonces las diferentes partes de una perturbación ondulataria viajan a velocidades diferentes.

Como resultado, si la emisión ondulatoria es continua habrá reververación en el receptor: ondas que salen en distnates diferentes llegarán al mismo tiempo. Si el número de dimensiones del espacio es un número impar, todas las perturbaciones viajan a la misma velocidad, pero si hay tres dimensiones la onda se distorsionará cada vez más. Las omndas tridimensionales son especiales.

El imaginativo estudio de Ehrenfest demostraba que las dimensiones del mundo tiene un efecto de largo alcance sobre cómo son las cosas. Los mundos tridimensionales son muy inusuales. Imponen propiedades espciales a las leyes y constantes de la Naturaleza.

Pese a todo, Ehrenfest no fue más lejos en 1917 y no extrajo conclusiones filosóficas especiales de sus resultados. No fue el primero en advertir que había algo especial en las órbitas planetarias en mundos tridimensilaneles.

William Paley había explicado ya en 1802 las características únicas en apoyo de la Ley inversa del cuadrado de la gravedad, y el examen que hizo Vallace en 1905 en su libro El lugar del hombre en el Universo habían reiterado estas características especiales. Pero estos autores habían escrito anteas de que hubiera surgido la teoría cuántica de la materia y Ehrenfest podía hacer un razonamiento mucho más completo y más profundo sobre la singularidad física de los mundos tridimensionales.

Paul Ehrenfest

Como profesor de la Universidad de Leiden en Holanda, Ehrenfest aplica un poco el pragmatismo estadounidense que asimiló en sus viajes a América, y crea un enlace entre los académicos y los ingenieros en pro del desarrollo industrial del país. El laboratorio experimental de la empresa Philips, por ejemplo, fue alimentado por alumnos de Leiden.

Asimismo, gradúo a varios físicos que resultaron valiosos no sólo en el campo de la física. Por ejemplo, Jan Tinbergen, alumno de Ehrenfest, aplicó conceptos de la termodinámica a la economía y se hizo acreedor al primer Premio Nobel de Economía en 1969.

Resumen

En los orígenes de la física cuántica, a principios del siglo XX, la asimilación y maduración de las nuevas teorías requirió del establecimiento de vínculos con sus antecesoras, antes de poder desprenderse de ellas y formar una nueva estructura totalizadora de comprensión en esta disciplina. Se han escrito artículos analizando el papel que jugó Paul Ehrenfest en una parte de ese proceso. Por una parte hay que destacar el paralelismo de sus investigaciones con las de Niels Bohr, mostrando cómo el trabajo conjunto de ambos nos permite argumentar en favor de la continuidad conceptual en el desarrollo de teorías científicas. Sin embargo, también se muestra que dicha continuidad tiene un límite. En este caso también podríamos hablar del análisis que Paul Ehrenfest y Albert Einstein hacen del experimento de Stern–Gerlach para mostrar que, en una revolución del conocimiento, al final surgen en verdad nuevos paradigmas con los que finalmente las nuevas teorías se desprenden de las anteriores.

Hay personajes que pudieron llegar a la más  alta cumbre científica y, sin embargo, por su caracter, las circuntancias de sus vidas y otros elementos que no pudieron soslayar, le dejaron casi… en el anonimato y, algunos, como es el caso de nuestro personaje de hoy, dejó al menos, una muestra de su talento.

emilio silvera

¡¡Qué personaje!!

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La complejidad nos rodea y está presente en la Naturaleza. Nosotros mismos, ¡llevamos consigo tanta!
Hablemos ahora de un personaje singular que, siendo muy buen físico, ha tenido que soportar unas condiciones de vida bastante duras y, postergado a una silla mecánica y sin poder expresar sus pensamientos de manera directa, ha tenido que recurrir a tecnologías avanzadas que le permitiera comunicarse con el mundo.

Hawking con su primera Esposa. Fotografía de Martin P.

¿Quién no conoce al personaje y no ha leído, al menos, uno de sus libros? Hawking es un pensador arriesgado. Siempre ha mucho más dispuesto que la mayoría de sus colegas físicos a emprender el vuelo en direcciones radicalmente nuevas, si dichas direcciónes “huelen” bien. Un ejemplo es el del Horizonte absoluto en los agujeros negros que “olía” bien para él, así que lo aceptó a pesar de su naturaleza radical, y su aceptación tuvo recompensa. En pocos meses Hawking y James Hartle fueron capaces de derivar, a partir de las leyes de la relatividad general de Einstein, un conjunto de ecuaciones elegantes que describen como el horizonte absoluto se expande y cambia su de manera continua y suave, anticipándose a los residuos o a las ondas gravitatorias que éste engulle o anticipándose a ser atraído por la gavedad de otros cuerpos.

La osadía de éte físico, de éste personaje, quedó patente cuando realizó aquellas declaraciones que salieron en la prensa y medios de casi todo el mundo:  “El físico británico Stephen Hawking realizó unas curiosas declaraciones el Discovery Channel,  en las que afirmaba que la vida extraterrestre  “casi seguramente sí existe” ,  muy probablemente como vida a nivel celular y en menor medida pero también, como vida inteligente.  Además dice verlo como algo perfectamente racional.

Por  otra, aconsejó que los humanos no buscasen (como sucede con el proyecto SETI) mantener relaciuones con ellos, ya que algunos podrían ser hostiles y saldríamos perjudicados. A muchos les ha sorprendido que el científico acudiese a la comparación con la llegada de Colón a Ámerica y como afectó a los indigenas. Realmente Hawking, no aludió más que a una teoría del encuentro entre civilizaciones que explica que antre un encuentro entre dos o más civilizaciones,  siempre tiende a perder más, la civilización menos evolucionada (la cual, en un encuentro con una civilización extraterrestre avanzada, sería nuestro caso).”

Sus numerosas publicaciones incluyen La Estructura a Gran Escala del Espacio-tiempo con G. F. R. Ellis, Relatividad General: Revisión en el Centenario de Einstein con W. Israel, y 300 Años de Gravedad, con W. Israel. Stephen Hawking ha publicado tres de divulgación: su éxito de ventas Breve historia del tiempo (Historia del tiempo: del Big Bang a los agujeros negros), Agujeros negros y pequeños universos y otros ensayos, en 2001 El universo en una cáscara de nuez, en 2005 Brevísima historia del tiempo, una versión de su libro homónimo adaptada un público más amplio.

Allá por el mes de noviembre de 1970, Stephen Hawking empez´p a dar grandes pasos como físico. Ya había hecho varios descubrimientos importantes, pero tofavía no era una figura destacada. No pocos nos hemos podido preguntas: ¿Cómo,  con esa grave incapacidad, ha sido capaz Hawking de superar en pensamiento e intuición a sus destacados colegas competidores, personas como Roger Penrose, Werner Israel  y también (entre otros), Yakog Borisovich Zel´dovich? Ellos pueden hacer uso de sus manos, podían dibujar y hacer esquemas, realizar cálculos con lápiz y papel de muchas páginas de longitud -cálculos de cuyo desarrollo uno registraba muchos resultados complejos intermedios, y luego vuelve atrás, los toma uno a uno y los amplía obtener un resultado final; cálculos que es difícil concebir que alguien sea capaz de hacer en su cabeza. Para comienzos de los años setenta, las manos de Hawking estaban básicamente paralizadas; no podía ya hacer dibujos ni escribir para desarrollar ecuaciones. Su investigación tenía que desarrollarse enteramente en su cabeza.

En marzo de 1959 Hawking se presentó a las convocatorias de becas con el propósito de estudiar Ciencias Naturales en Oxford; consigue una beca, y se licencia en Física en 1962. Desde Oxford, Hawking se trasladó a Cambridge para la investigación en relatividad general y cosmología; unas áreas difíciles alguien con poca base matemática. En aquel tiempo, Hawking había notado que se había vuelto más torpe y físicamente débil, y en la Navidad de 1962 su madre lo convenció para que viese a un médico.

A principios de 1963, pasó dos semanas haciéndose pruebas en el hospital, donde le diagnosticaron una enfermedad neuronal motora: la esclerosis lateral amiotrófica o enfermedad de Lou Gehrig. Su estado se deterioró rápidamente y los médicos le pronosticaron que no viviría lo suficiente para acabar su doctorado. Sin embargo, Hawking escribió:  “Aunque había una sobre mi futuro, descubrí para mi sorpresa que estaba disfrutando la vida en el presente más de lo que lo había hecho antes. Empecé a avanzar en mi investigación”

En su libro Agujeros negros y pequeños universos y otros ensayos , editado en 1993, afirmó:  “La ciencia podría afirmar que el universo tenía que haber conocido un comienzo (…) A muchos científicos no les agradó la idea de que el universo hubiese tenido un principio, un de creación”.  “En el universo primitivo está la respuesta a la pregunta fundamental sobre el origen de todo lo que vemos hoy, incluida la vida”

Puesto que la pérdida de control de sus manos fue lenta, Hawking tuvo tiempo para adaptarse. Ha entrenado su mente poco a poco para pensar de una diferente de como lo hacen las mentes de los otros físicos: piensa con nuevos tipos de imágenes intuitivas y ecuaciones mentales que, para él, han reemplazado a las ecuciones y los dibujos y ecuaciones escritas con papel y lápiz. Las imágenes y las ecuaciones mentales de Hawking han resultado ser más potentes que las viejas imágenes de lápiz y papel para cierto tipo de problemas, y menos potentes para otros, y él a aprendido poco a poco a concncentrarse en problemas para los que sus nuevos métodos dan una potencia mayor, una potencia que nadie puede empezar a igualar.

          Personaje mediático, ha sido agasajado de mil maneras

Alrededor del año 2004 propuso su nueva teoría acerca de las “simas o agujeros negros” un término que por lo general se aplica a los restos de estrellas que sufrieron un colapso gravitacional después de agotar todo su combustible nuclear. Según Hawking, el universo está prácticamente lleno de “pequeños agujeros negros” y considera que estos se formaron del material original del universo.

Ha declarado acerca del origen del universo:

“En la teoría clásica de la relatividad general [...] el principio del universo que ser una singularidad de densidad y curvatura del espacio-tiempo infinitas. En esas circunstancias dejarían de regir todas las leyes conocidas de la física (…) Mientras más examinamos el universo, descubrimos que de ninguna manera es arbitrario, sino que obedece ciertas leyes bien definidas que funcionan en diferentes campos. Parece muy razonable suponer que haya principios unificadores, de modo que todas las leyes sean de alguna ley mayor”

 

La discapacidad de Hawking le ha ayudado de otras maneras. Como él mismo ha comentado a menudo, le ha liberado de la responsabilidad de dar clases a los estudiantes universitarios, y por ello ha tenido mucho más tiempo libre para investigar del que han podido tener sus colegas más sanos. Más importante quizá, es que su enfermedad ha mejorado en algunas formas su actitud la vida.

Hawking contrajo el ALS en 1963, poco después de que empezace los estudios de postgrado en la Universidad de Cambidge. El ALS es el global para una variedad de enfermedades neuronales motoras, la mayoría de las cuales llevan rápidamente a la muerte. Creyendo que sólo le quedaban unos pocos años de vida, Hawking perdió inicialmente su entusiasmo por la vida y la física. Sin embargo, para el invierno de 1964-65 se hizo evidente que la suya era una variación extraña de ALS, una variante que mina el control del sistema nervioso central sobre los músculos a lo largo de muchos años de tiempo, y no sólo en unos pocos. Repentinamente la vida le parecía maravillosa. Regreso a la física con mayor vigor y entusiasmo que cuando era un estudiante de licenciatura.

Se casó con Jane Wilde, a quien había conocido después de contraer el ALS y de quien se había enamorado durante la promera fase de su enfermedad. El matrimonio de Stephen y Jane (sin ningún género de dudas) fue esencial su éxito y su felicidad en los años sesenta y setenta y entrando en los ochenta.

Hawking ha trabajado en las leyes básicas que gobiernan el universo. Junto con Roger Penrose mostró que la Teoría General de la Relatividad de Einstein implica que el espacio y el tiempo han de tener un principio en el Big Bang y un dentro de agujeros negros. Semejantes resultados señalan la necesidad de unificar la Relatividad General con la Teoría Cuántica, el otro gran desarrollo científico de la primera mitad del siglo XX. Una consecuencia de tal unificación que él descubrió era que los agujeros negros no eran totalmente negros, sino que podían emitir radiación y eventualmente evaporarse y desaparecer. Otra conjetura es que el universo no bordes o límites en el tiempo imaginario. Esto implicaría que el modo en que el universo empezó queda completamente determinado por las leyes de la ciencia.

Hawking perdió el uso de sus miembros y más tarde, más lentamente, el de su voz. En junio de 1965, él andaba con la ayuda de un bastón y ya su voz era algo temblorosa. En 1970 necesitaba un de cuatro patas. En 1972 estaba ya confinado en una silla de ruedas motorizada y habría perdido ya, básiocamente, la capacidad de escribir, pero aun, con dificultad, podía alimentarse. En 1975 ya no podía alimentarse por sí mismo, y solo las personas muy acostumbradas a su habla podían entenderlo. En 1981, ni las personas más cercanas podían ya entenderlo. En 1985 sus pulmones ya no podían drenar y tuvo que ser sometido a complicadas operaciones. El precio fue alto: perdió completamente su voz. Para compensarlo, adquirió un sintetizador de voz controlado por ordenador con un acento norteamericano por el que él se disculpana tímidamente. Ver como por ese medio llega a construir las frases es, al menos penoso, no puede producir más de una frase corta por minuto, sin embartgo, tales dificultades se ven compensadas cuando, las frases son enunciadas claramente por el sintetizador, y con frecuencia son perlas.

Sí, a pesar de todos los inconvenientes físicos del personaje, ¿qué duda cabe de que supo, alcanzar la felicidad en su vida privada y triunfó en el ámbito profesional? El mérito de Stephen no siempre es reconocido en toda su grandeza. Sus logros en el campo de la Física son importantes y su historial se puede leer en cualquier .

Él también fue joven como todos nosotros y, a pesar de la enorme prueba que tuvo que superar, ha logrado todo lo que un ser humano puede alcanzar durante una vida tan corta como la que se nos da. Aquí, en este humilde lugar, le hacemos hoy un reconocimiento a todos sus logros y, sobre todo, expresamos nuestra inmensa admiración por el valor demostrado ante la vida, ya que, en sus circunstancias, no todos habrían podido superarla.

Como a él le gusta hacer, de vez en cuando apabulla a sus colegas con ideas que… ¡Son verdaderamente sorprendentes! La última es que ha declarado que: ¡Los agujeros negros no existen! Lástima que en los últimos tiempos lo estén utilizando como objeto de negocio.

¡Qué personaje!

emilio silvera