Así es cómo apareció la vida en la Tierra

¿Cuál es el origen de la vida? El comienzo de todo lo que conocemos tuvo lugar hace miles de millones de años. Y aunque es difícil de desentrañar, cada día tenemos más y más detalles claros de cómo empezó.

                  La Tierra primitiva comenzó a enfriarse y surgieron lasa condiciones necesarias para la Vida

Fuente: Gerald Prins

Imaginad una tierra roja y árida, caliente. Con géiseres escupiendo a un cielo oscuro y plomizo en las zonas más frías. En las más calientes solo existe la lava. No hay nada que se parezca a una planta. Ni tan siquiera musgo o verdín. Por supuesto que no, porque la vida todavía no existe. Solo hay cosas. Minerales, moléculas, materia inerte… En una charca cercana, junto a una roca parda, algo se mueve en su interior. Pero no podemos verlo porque son moléculas, tan pequeñas que son indistinguibles del líquido donde están. De pronto, el calor, el movimiento, otras moléculas o la mezcla de todo esto, junto con un poco de suerte, marcan el inicio de algo completamente nuevo: el primer germen del origen de la vida está creciendo.

5 hipótesis sobre el origen de la vida

El primer periodo de la tierra, probablemente, fue muy parecido a esto.

Todas las evidencias con las que contamos sitúan el origen de la vida alrededor de unos 4.000 millones de años atrás. Sin embargo, no nos queda tan claro cómo o dónde apareció. Si ya nos cuesta seguir nuestra propia historia hasta la raíz, podéis imaginar la tarea tan enorme que supone el enfrentarse a algo como desentrañar el secreto que nos hizo, en última instancia, aparecer a nosotros y todo lo vivo que nos rodea. Pero, ¿qué es el origen de la vida?

Llamamos así al momento donde las moléculas comunes del universo (y de nuestro planeta) se unieron para formar los primeros compuestos precursores de la vida: moléculas especiales parecidas a las complejas sustancias que hoy nos forman; capaces de dar el primer paso en las características de la vida: reproducción y evolución. En concreto, hablamos de un sistema rudimentario parecido a nuestros actuales ADN (y ARN), el sistema de transmitir información; nuestros aminoácidos, los pequeños ladrillos con los que construimos la vida; y a nuestras membranas celulares, que define la situación exacta de la célula y son precursores de otros orgánulos. Actualmente existen cinco grandes hipótesis sobre el origen de la vida que dirigen la gran mayoría de los esfuerzos investigadores.

La teoría hidrotermal

Ésta explica cómo el origen de la vida habría tenido lugar en el agua caliente y llena de moléculas. Gracias al aporte energético producido por el calor terrestre o por un evento externo (como un rayo), las moléculas se ensamblarían de forma natural en nuevas moléculas más complejas. Parte de esta hipótesis está demostrada en laboratorio, donde se ha observado cómo las moléculas, efectivamente, tienen tendencia a formar estructuras más compleja de forma “espontánea”. Esto debió ocurrir en profundidad, pues la luz ultravioleta debido a la falta de atmósfera habría destruido los compuestos más grandes.

La gran glaciación

Una glaciación global pudo ocurrir hace unos 3.700 millones de años. Entonces, el hielo podría haber protegido una serie de compuestos que evolucionarían lentamente bajo una capa enorme. Más adelante, con la adquisición de una atmósfera por parte de la Tierra, los rayos UV no penetrarían tanto, el planeta se calentaría debido a un aumento del brillo del sol y los ciclos que están surgiendo y los compuestos saldrían al aire

La Panspermia

La llegada de la vida desde el exterior es una de las teorías más populares. Aunque de las menos sostenibles hasta el momento. En ella se explica que los precursores de la vida no estaban aquí, en la Tierra, sino que llegaron de otro lugar: un asteroide u otro planeta, como pudiera ser Marte. Hasta ahora ningún dato avala concretamente esta hipótesis, aunque sí hemos detectado moléculas precursoras de precursoras. Aunque esto no es nada especialmente asombroso.

La hipótesis de los simples

Esta hipótesis explica, de forma similar a la teoría hidrotermal cómo los precursores provinieron de ciclos moleculares de reacción sencillos que fueron siendo cada vez más complejos. Sin embargo, al contrario que la anterior, esta necesita de una especie de membrana o cápsula primitiva para poder evolucionar en el sentido adecuado. Esto representa su principal inconveniente.

La hipótesis del ARN

La hipótesis del ARN resulta bastante lógica pero a la vez, imposible en sus primeros estadios. El ARN es precursor del ADN en nuestra biología. También es un mensajero, codificador y relativamente estable pero dinámico. Algunos virus y bacterias solo contienen ARN. Todo esto nos hace suponer que el ARN fue antes que el ADN. Sin embargo, esto solo vemos posible que se sitúe mucho después del origen molecular de la vida. Es muy difícil que el ARN Existen muchos indicios para suponer que el ARN fue antes que el ADNpreceda a las membranas rudimentarias moleculares ya que es bastante inestable en el medio (entre otras cosas).

Sin embargo, una reciente hipótesis cree haber encontrado algunas novedades al respecto. Según un estudio, en un primer momento surgió el ARN de forma natural y espontánea (cosa que también se ha comprobado como posible bajo ciertas circunstancias). Esa cadena con información, por supuesto, no fue suficiente. Entonces, en ese caldo de cultivo, el ARN encontraría lo necesario para formar un aminoácido primordial. Es decir, la manera de transmitir información y los ladrillos esenciales fueron antes que las membranas. Para ello necesitarían un “ayudante” molecular desconocido. Más adelante surgirían las membranas y todo lo que conlleva. No obstante, sigue siendo una hipótesis bastante complicada de asumir.

Lo que vino después

En un momento dado, millones de años atrás, tendríamos unas moléculas muy primitivas capaces de formar membranas de forma natural. Lo hacen así porque su estructura química se lo pide, pues tal es su naturaleza. Por otro lado, otras moléculas serían capaces de transformar a otras, de nuevo, gracias a sus propiedades. Lo que transforman son pequeñas piezas capaces de unirse en largas cadenas, las cuales adoptan formas y propiedades distintas según se unen. Ya tenemos las tres piezas esenciales: ya ha surgido la vida. Con el tiempo, tras mucho ensayo y error, fruto de la casualidad o de la naturaleza de las moléculas, se unieron. Así que de pronto, no sabemos muy bien cuando, aparece LUCA. LUCA, por sus siglas en inglés, es el hipotético ancestro común de todos los seres vivos. Es la primera prueba ordenada del origen de la vida. Y, por supuesto, es solo una hipótesis pues no sabemos si en realidad hay varios “LUCA” o solo uno.

Fuente: Nature

Pero imaginemos que solo surgió un LUCA, un ancestro común. Muy básico. De nuevo, tras ensayo y error, de forma natural y bajo condiciones extremas: calor, presión, ataques de otros químicos presentes en el medio, LUCA se convirtió en algo parecido a una célula capaz de reproducirse. De crear nuevas moléculas y adquirir nuevas propiedades. LUCA comenzó a dar pasos en el camino de la evolución. Cuando tienes millones de años y nada más que hacer, lo único que te queda es evolucionar. Pero esto, como podréis imaginar, no es el final, sino el comienzo de una historia enorme, difícil de entender o tan siquiera de abarcar.

Los primeros organismos unicelulares (de una sola célula) más sencillos aparecerían con el tiempo; seres parecidos pero muchísimos más complejos que LUCA. Después, otros organismos aún más complejos y grandes, pero todavía unicelulares, seguirían evolucionando. No fue hasta muchísimo después que comenzaron a aparecer las primeras asociaciones de células, viviendo en colonias. Más tarde esas colonias se especializarían, dedicándose cada célula a una función. Y aquí llegamos a la primera letra del primer párrafo del prólogo de la vida. Y para que nos hagamos una idea, esa única letra ocupa el 70% del libro que tenemos sobre el tiempo y la historia. Así que como esto se puede hacer un poco largo, me temo, tendremos que continuar otro día.

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¿Que está pasando detrás de estas casas? No son auroras sino pilares de luz, un fenómeno cercano que parece lejano. En la mayoría de lugares de la Tierra, un observador con suerte puede ver un pilar de Sol, una columna de luz que parece extenderse desde el Sol causada por cristales de hielo planos que reflejan la luz solar de la atmósfera superior. Normalmente, estos cristales de hielo se evaporan antes de llegar al suelo. Durante las temperaturas de congelación, sin embargo, los cristales de hielo se pueden originar cerca de la tierra en forma de nieve ligera, conocida a veces como niebla de vidrio. Entonces, estos cristales de hielo pueden reflejar las luces de la tierra en columnas no muy diferentes a los pilares de Sol. La fotografía se hizo en Fort Wainwright, cerca de Fairbanks (Alaska central).

Fuente: Astronomía Picture Of The Day

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• Hace tiempo llegó a los cines ‘Ex machina’, una película de ciencia ficción que imagina la creación futura de una máquina que piensa y siente como un ser humano

• Murray Shanahan, el científico que ha asesorado el guión del filme, cree que los robots serán ‘amigables’ y harán que nuestras vidas sean más fáciles

Exmachina

Ava acaricia una máscara humana buscando respuestas. Ava reviste sus brazos, sus piernas y sus glúteos mecánicos con una segunda piel que le hace parecerse a nosotros. Ava es un prodigioso robot con conciencia que ha sido capaz de seducir a un extraño y que ahora se deja llevar por un impulso vital: escapar. Por méritos propios y ajenos, Ava se ha ganado a pulso un lugar en el olimpo de los seres de inteligencia artificial creados por el cine, junto al Hal de 2001 o a los replicantes de Blade Runner. La fascinante mujer-robot de Ex Machina, interpretada por Alicia Vikander, deja en el aire una serie de inquietantes preguntas que seguirán resonando en nuestro cerebro humano al cabo de los días.

¿La Inteligencia Artificial (AI) es una esperanza o una amenaza? ¿Cuánto falta exactamente para la llegada de ese momento bautizado como la singularidad? ¿Y qué ocurrirá cuando las máquinas conscientes sean más inteligentes que los hombres? ¿Quién nos protegerá de ellas? ¿Cómo se protegerán ellas de nosotros?

«No he intentado hacer una película paranoica al estilo Terminator», se defiende el director Alex Garland, que dio la campanada a los 26 años con la novela La Playa y cayó en las garras del cine cuando Danny Boyle la llevó a la pantalla grande. Ni si siquiera es un filme anti-Inteligencia Artificial, más bien lo contrario».

El estreno de la película, en los cines españoles, ha coincidido con el llamamiento mundial de algunas de las mentes más lúcidas del planeta -entre ellas, la del físico Stephen Hawking y la del emprendedor Elon Musk– advirtiendo sobre los riesgos de la Inteligencia Artificial. La carta, firmada por decenas de científicos y auspiciada por el Future of Life Institute, sostiene que la tecnología se está acercando a una peligrosa encrucijada que nos puede hacer «prosperar como nunca antes o llevarnos de cabeza a «la autodestrucción».

«El desarrollo completo de la inteligencia artificial podría significar el fin de la especie humana», advirtió Hawking hace apenas tres meses, en el momento de estrenar su nueva silla inteligente. Elon Musk, el fundador de Tesla y SpaceX, ha ido aún más allá y asegura que el desarrollo incontrolado de la AI sería más o menos como «invocar al diablo».

Otro de los destacados firmante del manifiesto es el filósofo sueco Nick Bostrom, autor del ensayo Superinteligencia: «El hombre es la mayor amenaza para el hombre. Estamos ante el mayor proceso transformativo de la humanidad, el que tal vez nos abra las puertas al poshumanismo. Pero las mismas tecnologías que nos van a posibilitar ese salto entrañan también grandes riesgos. En cierto modo, somos como bebés jugando con explosivos».

Murray Shanahan, experto en robótica y asesor del guión de ‘Ex machina’. EM

 

«Mi posición sobre el tema es muy simple: no veo nada de problemático en el hecho de crear una máquina consciente», se defiende el director de Ex Machina Alex Garland. «Y no veo la razón por la que deberíamos oponernos a su existencia. Muchas de las películas se aproximan al tema desde una posición de miedo; yo he decidido hacerlo desde una actitud de admiración y esperanza».

Para hacer más creíble su película, ubicada en un futuro que parece inminente, Garland se ha rodeado de un equipo científico de primera, con el profesor de Robótica Cognitiva Murray Shanahan (del Imperial College) y con el experto en genética y reconocido divulgador Adam Rutherford en primera fila.

«Comparto las preocupaciones de algunos científicos, pero los medios se han dejado llevar por el sensacionalismo», asegura Shanahan. «Lo que frecuentemente se deja de lado es la cuestión fundamental del tiempo y las incertidumbres que siguen habiendo en el camino. No estamos a punto de conseguir un nivel de inteligencia artificial como el que vemos en las películas de ciencia ficción, incluida ésta. Nuestros robots son aún muy primitivos comparados con Ava. Estamos probablemente aún a varias décadas de distancia».

«Es fácil caer en el alarmismo», reconoce, sin embargo, Shanahan. «Aunque creo que sí ha llegado el momento de abrir el debate sobre los riesgos de esta tecnología, y de formularnos preguntas como: ¿queremos que sean los gobiernos quienes controlen estas criaturas o lo dejamos en manos de compañías privadas? Yo en el fondo soy optimista y creo que seremos capaces de desarrollar una tecnología amigable que mejorará nuestras vidas. Tenemos mucho tiempo por delante para abordar la cuestión de la seguridad».

En Ex Machina, el futuro parece, sin embargo, sospechosamente cercano. Una compañía todopoderosa, BlueBlook, ha suplantado a Google como el Gran Hermano de las búsquedas en Internet. Y su artífice es un geek multimillonario llamado Nathan (Oscar Isaac), que vive recluido en un paraje remoto y nórdico, a la busca del santo grial de la Inteligencia Artificial. «Uno de los elementos más reales es el papel que los gigantes de Internet pueden tener en el control del futuro de la inteligencia artificial», advierte el científico Adam Rutherford.

«Debemos permanecer vigilantes a lo que está ocurriendo con la inteligencia artificial y sobre todo vigilar de dónde viene el dinero y cuáles son las motivaciones», declara Rutherford. «Al fin y al cabo, lo que están haciendo ahora Google y Facebook es cosechar datos, y no sabemos aún a dónde nos llevará todo esto». En cualquier caso, este experto comparte el optimismo sobre el futuro de la AI y recalca que una de las virtudes de Ex Machina es precisamente darle la vuelta a la cuestión moral: «Hasta ahora nos hemos preguntado cómo nos protegemos de las máquinas, como en la famosas leyes de Asimov. Pero también es necesario plantearse cómo proteger de la humanidad a esas máquinas conscientes que podemos crear. Creo que ningún científico se prestaría a crear robots inteligentes y sensibles que estuvieran predestinados a ser simplemente nuestros esclavos».

¿Cuánto tiempo nos queda, pues, para admirar o temer a una máquina de la precisión, la belleza y la inteligencia de Ava? Alex Garland no pone la mano en el fuego, pero predice que sus hijos llegarán a ver algo parecido: «Nos estamos aproximando al momento en que las máquinas nos puedan decir: ‘No me apagues’. Con el tiempo tendrán la capacidad de querer por sí mismas, de tener sentimientos».

Ha sido publicado en El Mundo

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                                                                    Una molécula de Agua y otra de Amoníaco

Hemos llegado a poder discernir la relación directa que vincula el tamaño, la energía de unión y la edad de las estructuras fundamentales de la Naturaleza. Una molécula es mayor y más fácil de desmembrar que un átomo; lo mismo podemos decir de un átomo respecto al núcleo atómico, y de un núcleo con respecto a los quarks que contiene.

La cosmología  sugiere que esta relación resulta del curso de la historia cósmica, que los quarks se unieron primero, en la energía extrema del big bang original, y que a medida que el Universo se expandió, los protones y neutrones compuestos de quarks se unieron para formar núcleos de átomos, los cuales, cargados positivamente, atrajeron a los electrones cargados con electricidad negativa estableciéndose así como átomos completos, que al unirse formaron moléculas.

Si es así, cuanto más íntimamente examinemos la Naturaleza, tanto más lejos hacia atrás vamos en el tiempo.   Alguna vez he puesto el ejemplo de mirar algo que nos es familiar, el dorso de la mano, por ejemplo, e imaginemos que podemos observarlo con cualquier aumento deseado.

Con un aumento relativamente pequeño, podemos ver las células de la piel, cada una con un aspecto tan grande y  complejo como una ciudad, y con sus límites delineados por la pared celular.  Si elevamos el aumento, veremos dentro de la célula una maraña de ribosomas serpenteando y mitocondrias ondulantes, lisosomas esféricos y centríolos, cuyos alrededores están llenos de complejos órganos dedicados a las funciones respiratorias, sanitarias y de producción de energía que mantienen a la célula.

Ya ahí tenemos pruebas de historia.  Aunque esta célula particular solo tiene unos pocos años de antigüedad, su arquitectura se remonta a más de mil millones de años, a la época en que aparecieron en la Tierra las células eucariota o eucarióticas como la que hemos examinado.

Para determinar dónde obtuvo la célula el esquema que le indicó como formarse, pasemos al núcleo y contemplemos los delgados contornos de las macromoléculas de ADN segregadas dentro de sus genes.  Cada una contiene una rica información genética acumulada en el curso de unos cuatro mil millones de años de evolución.

Almacenado en un alfabeto de nucleótidos de  cuatro “letras”- hecho de moléculas de azúcar y fosfatos, y llenos de signos de puntuación, reiteraciones para precaver contra el error, y cosas superfluas acumuladas en los callejones sin salida de la historia evolutiva-, su mensaje dice exactamente cómo hacer un ser humano, desde la piel y los huesos hasta las células cerebrales.

Si elevamos más el aumento veremos que la molécula de ADN está compuesta de muchos átomos, con sus capas electrónicas externas entrelazadas y festoneadas en una milagrosa variedad de formas, desde relojes de arena hasta espirales ascendentes como largos muelles y elipses grandes como escudos y fibras delgadas como puros.  Algunos de esos electrones son recién llegados, recientemente arrancados átomos vecinos; otros se incorporaron junto a sus núcleos atómicos hace más de cinco mil millones de años, en la nebulosa de la cual se formó la Tierra.

Si elevamos el aumento cien mil veces, el núcleo de un átomo de carbono se hinchará hasta llenar el campo de visión.   Tales núcleos átomos se formaron dentro de una estrella que estalló mucho antes de que naciera el Sol.  Si podemos aumentar aún más, veremos los tríos de quarks que constituyen protones y neutrones.

Los Quarks están confinados en el núcleo del átomo formando protones y neutrones. La Fuerza nuclear fuerte los retiene que no se puedan separar los unos de los otros y se produce lo que llaman libertad asintótica; más juntos la fuerza decrece y se eleva cuando tratan de separarse.

Los quarks han estado unidos desde que el Universo sólo tenía unos pocos segundos de edad y ahora están en nosotros y en todos los objetos del universo, chicos o grandes, todo lo material está hecho de Quarks y Leptones desde una bacteria hasta una galaxia. Por supuesto, también nuestro cerebro y las neuronas que crean pensamientpos.

Al llegar a escalas cada vez menores, también hemos entrado en ámbitos de energías de unión cada vez mayores.  Un átomo puede ser desposeído de su electrón aplicando sólo unos miles de electrón-voltios de energía.  Sin embargo, para dispersar los nucleones que forman el núcleo atómico se requieren varios millones de electrón-voltios, y para liberar los quarks que constituyen cada nucleón se necesitaría cientos de veces más energía aún.

Introduciendo el eje de la historia, esta relación da testimonio del pasado de las partículas: las estructuras más pequeñas, más fundamentales están ligadas por niveles de energía mayores porque las estructuras mismas fueron forjadas en el calor del big bang.

Esto implica que los aceleradores de partículas, como los telescopios, funcionen como máquinas del tiempo.  Un telescopio penetra en el pasado en virtud del tiempo que tarda la luz en desplazarse entre las estrellas; un acelerador recrea, aunque sea fugazmente, las condiciones que prevalecían en el Universo primitivo.

Hemos llegado a dominar técnicas asombrosas que nos facilitan ver aquello que, prohibido para nuestro físico, sólo lo podemos alcanzar mediante sofisticados aparatos que bien nos introduce en el universo microscópico de los átomos, o, por el contrario nos llevan al Universo profundo y nos enseña galaxias situadas a cientos y miles de millones de años-luz de la Tierra.

Cuando vemos esos objetos cosmológicos lejanos, cuando estudiamos una galaxia situada a 100.000 mil años-luz de nosotros, sabemos que nuestros telescopios la pueden captar gracias a que la luz de esa galaxia, viajando a 300.000 Km/s llegó a nosotros después de ese tiempo, y, muchas veces, no es extraño que el objeto que estamos viendo ya no exista o si existe, que su conformación sea diferente habiéndose transformado en diferentes transiciones de fase que la evolución en el tiempo ha producido.

En el ámbito de lo muy pequeño, vemos lo que está ahí en ese momento pero, como se explica más arriba, en realidad, también nos lleva al pasado, a los inicios de cómo todo aquello se formó y con qué componentes que, en definitiva, son los mismos de los que están formadas las galaxias, las estrellas y los planetas, una montaña y un árbol y, cualquiera de nosotros que, algo más evolucionado que todo lo demás, podemos contarlo aquí.

Estas y otras muchas maravillas son las que nos permitirán, en un futuro relativamente cercano, que podamos hacer realidad muchos sueños largamente dormidos en nuestras mentes.

emilio silvera

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