¿Así empezó todo?

¿En esta Tierra surgió la Vida?

Nosotros mismos la representamos pero… ¡No sabemos como pudo llegar al Universo, de dónde pudo venir, y, hacia donde se encamina!

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Los seres vivos están formados por átomos y moléculas. Pero mientras que en el mundo mineral abundan decenas de elementos distintos, que forman sustancias muy diversas, en los seres vivos las sustancias presentes son siempre las mismas que realizan las mismas funciones y están formadas por muy pocos tipos de átomos.

Esta variedad de sustancias presentes en el organismo vivo, está comprobado que todas ellas se formaron a partir de sencillas y similares reacciones. Las transmutaciones químicas sufridas por las sustancias orgánicas en la célula viva tienen como base fundamental tres clases de reacciones:

– La primera se trata de la condensación o alargamiento de la cadena de átomos de Carbono.

– La segunda es la combinación de dos moléculas orgánicas a través de un puente de oxígeno o nitrógeno, y también el proceso inverso (hidrólisis).

– La tercera, la oxidación y, ligada a ella, la reducción (reacciones de óxido-reducción).

Además en la célula viva, las reacciones son muy frecuentes, y mediante éstas, el ácido fosfórico, el nitrógeno amínico, el metilo y otros grupos químicos van de una molécula a otra. Todos los procesos químicos producidos en un organismo vivo, cualquier mutación de las sustancias que llevan a la creación de muy variados cuerpos, pueden, en último caso, reducirse a estas reacciones sencillas o a todas ellas en conjunto.

El estudio del quimismo de la respiración, de la fermentación, de la asimilación, de la síntesis y de la desintegración de las distintas sustancias indica que dichos fenómenos se producen a partir de largas cadenas de transmutaciones químicas, cuyos eslabones son distintos y están representados por las reacciones que acabamos de enumerar. Todo ello sólo dependen del orden en el que se sucedan las distintas clases de reacciones. Por ejemplo, si la primera reacción es la de condensación, inmediatamente después tiene lugar un proceso de  oxidación y, de nuevo después, otra condensación, tendremos como resultado un cuerpo químico, es decir, un producto de la transmutación; y de forma opuesta, si a la reacción de condensación se une una polimerización y a ésta una oxidación o una reducción, se obtendrá, con toda seguridad, una nueva sustancia.

En los organismos se encuentran cuatro tipos diferentes de moléculas orgánicas en gran cantidad: carbohidratos, lipidos, proteinas y nucleótidos. Todas estas moléculas contienen carbono, hidrogeno y oxigeno. Además, las proteínas contienen nitrógeno y azufre, y los nucleótidos, así algunos lípidos, contienen nitrógeno y fosforo.

Los carbohidratos son la fuente primaria de energía química los sistemas vivos. Los más simples son los monosacáridos (“azúcares simples”). Los monosacáridos pueden combinarse para  formar disacáridos (“dos azúcares”) y polisacáridos  (cadenas de muchos monosacáridos).

Los lípidos son moléculas hidrofóbicas que, los carbohidratos, almacenan energía y son importantes componentes estructurales. Incluyen las grasas y los aceites,  los fosfolípidos, los glucolípidos, los esfingolípidos, las ceras, y los esteroides como el colesterol.

Las proteínas son moléculas muy grandes compuestas de cadenas largas de aminoácidos, conocidas como cadenas polipeptídicas. A partir de sólo veinte aminoácidos diferentes se sintetizar una inmensa variedad de diferentes tipos de moléculas proteínicas, cada una de las cuales cumple una función altamente específica en los sistemas vivos.

Los nucleótidos son moléculas complejas formadas por un grupo fosfato, un azúcar de cinco carbonos y una base nitrogenada. Son los bloques estructurales de los ácidos desoxirribonucleico (ADN) y ribonucleico (ARN), que transmiten y traducen la información genética. Los nucleótidos desempeñan papeles centrales en los intercambios de energía que acompañan a las reacciones químicas dentro de los sistemas vivos. El principal portador de energía en la mayoría de las reacciones químicas que ocurren dentro de las células es un nucleótido que lleva tres fosfatos, el ATP.

La ribosa es el azúcar en los nucleótidos que forman ácido ribonucleico (RNA) y la desoxirribosa es el azúcar en los nucleótidos que forman ácido desoxirribonucleico (DNA). Hay cinco bases nitrogenadas diferentes en los nucleótidos, que son los sillares de construcción de los ácidos nucleicos.

Dos de ellas, la adenina y la guanina, se conocen purinas. Las otras tres, citosina, timina y uracilo se conocen como pirimidinas.

Todos los seres vivos estamos compuestos de los mismos elementos, que al unirse forman compuestos químicos y éstos, a su vez, forman móleculas. Pero es importante que no olvidemos que algo muy importante hace posible la vida tal la conocemos:

 Una de las moléculas esenciales para la vida

FUNCIONES BIOLÓGICAS DEL AGUA

El agua es esencial apara todos los tipos de vida. Pueden resumirse en cinco las principales funciones biológicas del agua:

1. 1. Es un excelente disolvente, especialmente de las sustancias iónicas y de los compuestos polares. Incluso muchas moléculas orgánicas no solubles –como los lípidos o un buen Participante por sí misma, como agente químico reactivo, en las reacciones de hidratación, hidrólisis y oxidación/reducción, facilitando otras muchas.

• Permite el movimiento en su seno de las partículas disueltas (difusión) y constituye el principal agente de transporte de muchas sustancias nutritivas, reguladoras o de excreción.
• Gracias a sus notables características térmicas (elevados calor específico y calor de evaporación) constituye un excelente termorregulador, una propiedad que permite el mantenimiento de la vida de los organismos en una amplia gama de ambientes térmicos.
• Interviene, en especial en las plantas, en el mantenimiento de la estructura y la forma de las células y de los organismos.
• Muchas otras funciones que tratar de pormenorizar ahora aquí nos llevaría muchas págiinas y no es ese el sentido central del trabajo.

Lo cierto es que, hemos podido observar que la complejidad y la diversidad de las sustancias creadas en los organismos vivos dependen únicamente de la complejidad y diversidad de las distintas combinaciones de las reacciones simples expuestas más arriba. Pero si prestamos atención a éstas reacciones, veremos que una gran mayoría poseen algo que las hace particularmente comunes, no es otra cosa que la participación inmediata de los elementos del agua.

Dichos elementos combinan con los átomos de Carbono de la molécula de la sustancia orgánica, o bien se desprenden, quedando separados de ella. La reacción entre los cuerpos orgánicos y los elementos del agua es la base fundamental de todo el proceso vital. Gracias a ella se dan gran cantidad de transmutaciones de sustancias orgánicas que actualmente ocurren de forma natural, en el interior de los organismos.

Todos estos conocimientos son fascinantes y nos puede maravillar como de dichas combinaciones se forman moñéculas más grandes y complejas. En 1861, ya demostró A. Butlerov que si se diluye formalina (cuya molécula está formada por un átomo de carbono, un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno) en agua calcárea y dicha solución es guardada en un lugar a temperatura templada, con el paso del tiempo, la solución adquiere un sabor dulce.

Cada día nos asombramos menos de las cosas que vamos pudiendo saber.

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Laniakea contiene alrededor de 100.000 galaxias como la nuestra y 100 billones de estrellas. Se extiende a lo largo de medio mil millones de años luz. De ahí su nombre, Laniakea, un término hawaiano que significa ‘cielo inmenso’

 

                                                         La muerte térmica del Universo

La muerte térmica (también muerte entrópica) es uno de los posibles estados finales del universo, en el que no hay energía libre para crear y mantener la vida y otros procesos. En términos físicos, el universo habrá alcanzado la máxima entropía.

La expansión del Universo lo llevará hasta una temperatura del Cero Absoluto (-273,15 ºC) “muerte fría”. La “muerte fría” del universo se da cuando este continúa expandiéndose por siempre. Debido a esta expansión, el universo se enfría cada vez más, y, eventualmente, se vuelve incapaz de albergar vida alguna. a esa temperatu5ra ni los átomos se moverán.

No podemos saber cuándo, pero sí tenemos una idea aproximada de cómo será el final. El universo es todo lo que existe, incluyendo el espacio, el tiempo y la materia. El estudio del universo es la cosmología, que distingue entre el Universo con “U” mayúscula, significando el cosmos y su contenido, y el universo con “u” minúscula, que es normalmente un modelo matemático deducido de alguna teoría. El universo real está constituido en su mayoría por espacios aparentemente vacíos, existiendo materia concentrada en galaxias formadas por estrellas y gas.

El universo se está expandiendo, de manera que el espacio entre las galaxias está aumentando gradualmente, provocando un desplazamiento al rojo cosmológico en la luz procedente de los objetos distantes – Los objetos que se alejan, desplazan su luz hacia el rojo. Si se acercan, su luz se desplaza hacia el azul.-(Efecto Doppler).

Con la imagen de arriba, tienes un buen ejemplo del comportamiento del Efecto Doppler con cuerpos en el espacio.

Existe una evidencia creciente de que el espacio está o puede estar lleno de una materia invisible, “materia oscura” (al menos eso dicen), que puede constituir muchas veces la masa total de las galaxias visibles (materia bariónica). Sabemos que el origen más probable del universo está en la teoría conocida como del Big Bang que, a partir de una singularidad de una densidad y energía infinita, hace ahora unos 13.700 millones de años, surgió una inmensa bola de fuego que desde entonces no ha dejado de expandirse y enfriarse.

En el proceso, nació el Tiempo y el Espacio, surgieron las primeros quarks que pudieron unirse para formar protones y electrones que formaron los primeros núcleos y, cuando estos núcleos fueron rodeados por los electrones, nacieron los átomos que evolucionando y juntándose hicieron posible la materia; todo ello, interaccionado por cuatro fuerzas fundamentales que, desde entonces, por la rotura de la simetría original divididas en cuatro parcelas distintas, rigen el universo. La fuerza nuclear fuerte responsable de mantener unidos los nucleones, la fuerza nuclear débil, responsable de la radiactividad natural desintegrando elementos como el uranio, el electromagnetismo que es el responsable de todos los fenómenos eléctricos y magnéticos, y la fuerza de gravedad que mantiene unidos los planetas y las galaxias.

Dependiendo de la Densidad Crítica (la cantidad de materia que contenga el Universo -el Omega Negro-).

Pero hemos llegado a saber que el universo podrá ser plano, abierto o cerrado. Un universo que siempre se expande y tiene una vida infinita es abierto. Esto es un universo de Friedmann que postuló que el nuestro tenía una densidad menor que la densidad crítica.

El universo cerrado es el que es finito en tamaño, tiene una vida finita y en el que el espacio está curvado positivamente. Un universo de Friedman con la densidad mayor que la densidad crítica.

El universo en expansión es el que el espacio entre los objetos está aumentando continuamente. En el universo real, los objetos vecinos como los pares de galaxias próximas entre sí no se separan debido a que su atracción gravitatoria mutua supera los efectos de la expansión cosmológica (el caso de la Vía Láctea y Andrómeda). No obstante, la distancia entre dos galaxias muy separadas, o entre dos cúmulos de galaxias, aumenta con el paso del tiempo y la expansión imparable del universo.

La Cantidad de materia que contenga el Universo determinará en qué clase de universo vivimos

El universo real está en función de la densidad crítica que es la densidad media de materia requerida para que la gravedad detenga la expansión del universo. Un universo con una densidad muy baja se expandirá para siempre, mientras que uno con densidad muy alta colapsara finalmente. Un universo con exactamente la densidad crítica, alrededor de 10^-29g/cm³, es descrito por el modelo de universo de Einstein-de Sitter, que se encuentra en la línea divisoria de estos dos extremos. Pero la densidad media de materia que puede ser observada directamente en nuestro universo no representa la cantidad necesaria para generar la fuerza de gravedad que se observa en la velocidad de alejamiento de las galaxias, que necesita mucha más materia que la observada para generar esta fuerza gravitatoria, lo que nos da una prueba irrefutable de que ahí fuera, en el espacio entre galaxias, está oculta esa otra materia invisible, la “materia oscura”, que nadie sabe lo que es, cómo se genera o de qué esta hecha.

Así que, cuando seamos capaces de abrir esa puerta cerrada ante nuestras narices, podremos por fin saber la clase de universo que vivimos; si es plano, si es abierto e infinito, o si es un universo que, por su contenido enorme de materia es curvo y cerrado.

Pero la respuesta a la pregunta, aún sin saber exactamente cuál es la densidad crítica del universo, sí podemos contestarla en dos vertientes, en la seguridad de que al menos una de las dos es la verdadera.

 Claro que, cuando hablamos de destino final…, a nadie le gusta sin importar cual pueda ser éste

El destino final será:

a) Si el universo es abierto y se expande para siempre, cada vez se hará más frio, las galaxias se alejarán las unas de las otras, la entropía hará desaparecer la energía y el frío será tal que la temperatura alcanzará el cero absoluto, -273ºK. La vida no podrá estar presente.

b) Si el universo es cerrado por contener una mayor cantidad de materia, llegará un momento en que la fuerza de gravedad detendrá la expansión de las galaxias, que poco a poco se quedarán quietas y muy lentamente, comenzaran a moverse en el sentido inverso; correrán ahora las unas hacia las otras hasta que un día, a miles de millones de años en el futuro, todo la materia del universo se unirá en una enorme bola de fuego, el Big Crunch. Se formará una enorme concentración de materia de energía y densidad infinitas. Habrá dejado de existir el espacio y el tiempo. Nacerá una singularidad que, seguramente, dará lugar a otro Big Bang. Todo empezará de nuevo, otro universo, otro ciclo ¿pero apareceremos también nosotros en ese nuevo universo?

Esta pregunta sí que no sé contestarla.

Pero, podrían ser ellos los que vinieran a rescatarnos

Así las cosas, no parece que el futuro de la Humanidad sea muy alentador. Claro que los optimistas nos hablan de hiperespacio y universos paralelos a los que, para ese tiempo, ya habremos podido desplazarnos garantizando la continuidad de la especie Humana. Bien pensado, si no fuera así ¿para qué tantas dificultades vencidas y tantas calamidades pasadas? ¿Para terminar congelados o consumidos por un fuego abrasador?

Si descubrimos como burlar la velocidad de la luz a través del hiperespacio, es posible que podamos visitar otras galaxias y, ¿por qué no? incluso Universos paralelos que, llegado el momento no podría evitar el mal trago de ese final previsto para nuestro Universo. Sin embargo, dudo mucho que podamos llegar tan lejos (no en lo del hiperespacio -que también- sino en ese final presentido que…¡nos queda tan lejos!

Una cosa está muy clara, se puede comentar sobre el tema pero, contestar a esas preguntas…¡Quién pudiera contestar a eso! Sin embargo, está bien pensar en lo que será el futuro pero, sin perder de vista lo que fue el pasado. En nuestro sistema solar la vida se desarrolló por primera vez sorprendentemente pronto tras la formación de un entorno terrestre hospitalario. Muchos fueron los parámetros y las circunstancias que tuvieron que concurrir para hacerlo posible.

El secreto reside en el tiempo biológico necesario para desarrollar la vida y el tiempo necesario para desarrollar estrellas de segunda generación y siguientes que en novas y supernovas cristalicen los materiales complejos necesarios para la vida. Partir del Hidrógeno y el Helio se formaron el Litio, Berilio, Carbono, Oxigeno y una larga lista de elementos de los que una parte, están en nosotros.

Escenas como esta son posibles gracias a que, en las estrellas se formaron los materiales que, miles de años más tarde, conformaron un planeta como la Tierra que, situado a la distancia adecuada de su estrella madre, y con una atmósfera adecuada y abundante agua líquida, posibilitó el surgir de la vida que evolucionó hasta lo que arriba contemplamos. Un alto grado de Humanidad y sentimientos.

Parece que la similitud en los “tiempos” no es una simple coincidencia. El argumento, en su forma más simple, lo introdujo Brandon Carter y lo desarrolló John D. Barrow por un lado y por Frank Tipler por otro. Al menos, en el primer sistema solar habitado observado, ¡el nuestro!, parece que sí hay alguna relación entre el tiempo de evolución de las estrellas y el tiempo de evolución de la vida que fue la consecuencia de aquella primera fase, sin los materiales estelares, la vida no podría haber aparecido tal como la conocemos.

                      Una atmósfera primitiva

La evolución de una atmósfera planetaria que sustente la vida requiere una fase inicial durante la cual el oxígeno es liberado por la foto-disociación de vapor de agua. En la Tierra esto necesitó 2.400 millones de años y llevó el oxígeno atmosférico a aproximadamente una milésima de su valor actual. Cabría esperar que la longitud de esta fase fuera inversamente proporcional a la intensidad de la radiación en el intervalo de longitudes de onda del orden de 1000-2000 ángstroms, donde están los niveles moleculares clave para la absorción de agua.

Atmósfera de la Tierra

Venus tiene una atmósfera corrosiva. Cubierta por espesas nubes, la superficie de Venus está, generalmente, oculta a la vista.

La atmósfera de Marte está constituida principalmente por dióxido de carbono (95,3%), nitrógeno (2,7%), argón (1,7%), cantidades menores de agua, monóxido de carbono y oxígeno molecular, y vestigios de gases nobles como el neón, kriptón y xenón.

Fijémonos en Venus y Marte, ninguno de los dos tiene una atmósfera como la de la Tierra. La atmósfera es un sistema caótico y complejo, y la tarea científica de comprenderlo en su globalidad, y en los tres planetas hermanos, promete ser larga, aunque eso sí, apasionante. Y necesaria. Parece que Marte pudo tenerla en el pasado y, albergamos la esperanza de que en su interior, pueda albergar alguna clase de vida.

En el párrafo arriba de la imagen exponemos un simple modelo que indica indica la ruta que vincula las escalas del tiempo bioquímico de evolución de la vida y la del tiempo astrofísico que determina el tiempo requerido para crear un ambiente sustentado por una estrella estable que consume hidrógeno en la secuencia principal y envía luz y calor a los planetas del Sistema Solar que ella misma forma como objeto principal.

En el lugar adecuado puede surgir la vida a partir de los elementos que dejaron allí las explosiones supernovas. Se formaron Nebulosas que, con el Tiempo, combinan esos elementos y se conforman materiales esenciales para la vida.

A muchos les cuesta trabajo admitir la presencia de vida en el universo como algo natural y corriente, ellos abogan por la inevitabilidad de un universo grande y frío en el que es difícil la aparición de la vida, y en el supuesto de que ésta aparezca, será muy parecida a la nuestra, o, al menos eso creo (al decir parecida me refiero a que en lo básico posiblemente seamos parecidos biológicamente hablando, en las formas, ¿Quién sabe? Como aquí mismo en la Tierra, en otros mundos puede existir una gran diversidad de formas de vida.

¿PODRÍA EXISTIR VIDA QUE NO ESTÉ BASADA EN EL CARBONO?

 

No importa a qué ecosistema pertenezcan… ¡Todos están basados en el Carbono!

Una particularidad que tienen en común todos los organismos vivos de la Tierra, desde las bacterias hasta los seres humanos, es que toda la vida que se puede encontrar en nuestro planeta es orgánica o, lo que es lo mismo, está compuesta por moléculas basadas en el carbono…

       ¿Quién sabe lo que podría existir ahí afuera?

Cuando preguntamos si sería posible formas de vida diferentes al Carbono: Como dice el astroquímico de la NASA Max Bernstein, no hay en toda la tabla periódica un elemento con una química más parecida a la suya que el silicio: “Está en el lugar correcto en la tabla periódica, justo debajo del carbono. Puede formar cuatro enlaces, como el carbono y moléculas tan parecidas que es posible que se pueda construir toda un química paralela”. Por desgracia, no todo el monte es orégano; el silicio también presenta sus inconvenientes. “No conocemos que la química entre el hidrógeno y el silicio sea estable como sucede con el carbono; así, mientras que los hidrocarburos son estables, los análogos de silicio no lo son. Y con el oxígeno pasa algo similar: mientras que los enlaces carbono-oxígeno se pueden hacer y deshacer, con el silicio son eternos. Esto limita fuertemente la capacidad del silicio para ser base de la vida, pero eso no quita que en la bioquímica pueda desempeñar un papel más importante que el que ahora tiene, que es prácticamente nulo”.

https://youtu.be/_6kcI1fYf3Y

Los biólogos, sin embargo, parecen admitir sin problemas la posibilidad de otras formas de vida, pero no están tan seguros de que sea probable que se desarrollen espontáneamente, sin un empujón de formas de vida basadas en el carbono. La mayoría de las estimaciones de la probabilidad de que haya inteligencias extraterrestres en el universo se centran en formas de vida similares a nosotros que habiten en planetas parecidos a la Tierra y que necesiten agua y oxígeno o similar con una atmósfera gaseosa y las demás condiciones de la distancia entre el planeta y su estrella, la radiación recibida, etc. En este punto, parece lógico recordar que antes de 1.957 se descubrió la coincidencia entre los valores de las constantes de la Naturaleza que tienen importantes consecuencias para la posible existencia de carbono y oxígeno, y con ello para la vida en el universo.

La Vida, en el inmenso Universo, que tiene cientos de miles de millones de mundos repartidos por las galaxias, debe ser cosa cotidiana

Hay una coincidencia o curiosidad adicional que existe entre el tiempo de evolución biológico y la astronomía. Puesto que no es sorprendente que las edades de las estrellas típicas sean similares a la edad actual del universo, hay también una aparente coincidencia entre la edad del universo y el tiempo que ha necesitado para desarrollar formas de vida como nosotros.

Si miramos retrospectivamente cuánto tiempo han estado en escena nuestros ancestros inteligentes (Homo Sapiens y Homo Sapiens) vemos que han sido sólo unos doscientos mil años, mucho menos que la edad del universo, trece mil millones de años, o sea, menos de dos centésimos de la Historia del Universo. Pero si nuestros descendientes se prolongan en el futuro indefinidamente, la situación dará la vuelta y cuando se precise el tiempo que llevamos en el universo, se hablará de miles de millones de años. ¿dejaremos que sea así? o, por el contrario, pondremos todos los medios para evitarlo?

Emilio Silvera V.

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Esa pregunta la formuló Enrico Fermi

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