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En Astrum analizamos la química necesaria para el comienzo. #ciencia #biologia #science #biology #astronomy #astronomia #deepsky #solarsystem #sistemasolar #universe #universo #space #espacio #technology #tecnologia
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00:01Mirando hacia las estrellas en una noche clara, a distancia del pueblo más cercano, te sentirás
00:07solo. Pero cuando tus ojos se ajustan, eres abrazado por la luz de todo un universo. Rodeado
00:15por tal magnitud y asombro, es difícil en ese momento imaginar quién somos, ¿verdad? Somos
00:21la única vida que el universo conocerá, confinados como estamos en este pálido punto azul. Quizás
00:28estemos solos. O tal vez, y digo solo tal vez, con suficiente tiempo, las leyes de la naturaleza
00:35conspiren para hacer que la vida no solo sea probable, sino inevitable. Únete a mí hoy
00:42mientras exploramos la transición de la química a la biología en nuestro planeta, buscando
00:47respuestas a algunas de las preguntas más debatidas y fervientes en la ciencia. ¿Qué
00:52es la vida? ¿Cómo pudo haber surgido la vida en la Tierra en un entorno que era inhóspito
00:58para ella? Y puede comenzar de nuevo en otro lugar del universo o incluso en nuestro propio
01:05planeta.
01:09Para comenzar a responder esas preguntas, imaginemos que mientras caminas por un desierto árido,
01:15tu pie golpea una piedra. No se te ocurriría que alguien lo puso allí o lo fabricó, ya
01:21que la piedra es un objeto demasiado simple. Ahora imagina que en su lugar te tropiezas
01:27con un reluciente reloj de bolsillo de oro, hecho con precisión y grabado. William Haley
01:33argumentó que dado que, a diferencia de una piedra, un reloj obviamente requiere un diseñador,
01:39tendrías que asumir que alguien hizo el reloj y lo colocó allí. Y porque cuando realmente
01:44lo piensas, la vida es mucho más intrincada que un reloj, la vida también debe requerir
01:50un diseñador. Es un argumento convincente, no es cierto. Incluso las formas de vida más
01:56simples son mucho más intrincadas que un reloj. Y si un reloj requiere un diseñador, seguramente
02:01la vida también. Desafortunadamente, el argumento no funciona del todo. ¿Pero por qué? ¿Cuál
02:08es realmente la diferencia entre una máquina hecha por el hombre y la humanidad? El trabajo
02:14de Charles Darwin sobre la evolución y el origen de las especies cristalizó la idea
02:18de que la vida evoluciona y que toda la vida comenzó a partir de un ancestro común. Por
02:24lo tanto, debería inferir por analogía que probablemente todos los seres orgánicos que
02:29alguna vez han vivido en esta tierra han descendido de alguna forma primordial en la que la vida
02:34fue insuflada por primera vez. Y ahí está, el surgimiento, vida a partir de la química, algo
02:43diferente a la suma de sus partes. Darwin entendió que la vida no necesita un diseñador. Puede ser
02:50más intrincada que un reloj sin un diseñador porque es un sistema complejo y adaptativo
02:55impulsado por la selección natural. Tiene la capacidad de evolucionar. Un reloj es simplemente
03:01complicado. Pero antes de regresar 4.000 millones de años para descubrir el origen de la vida en
03:08la Tierra, probablemente deberíamos estar de acuerdo en lo que estamos buscando. ¿Qué
03:14crees que define la vida? ¿Qué hace que algo esté vivo? Si estás luchando por encontrar
03:19una respuesta, no te preocupes. Incluso la NASA no puede llegar a tres palabras en su definición
03:25sin ser cuestionada. Esto es ciencia en el límite extremo.
03:30La NASA define la vida como un sistema químico autosuficiente capaz de evolución darwiniana.
03:37Científicos prominentes argumentan que la vida no es estrictamente autosuficiente. La vida requiere
03:43un entorno con el que tiene una relación dinámica, de donde obtiene su energía y materias primas y
03:48expulsa sus desechos. Un entorno que está lleno de energía libre. Un entorno que sostiene la vida.
03:56La relación de la vida con su entorno es crucial para entender cómo es posible la vida. Verás,
04:03la vida, a primera vista, desafía la segunda ley de la termodinámica. ¿Cómo es que el hermoso diseño
04:10de una célula bacteriana, con su increíble complejidad, control y orden, aparentemente
04:15desafía la entropía y surge de una sopa química sin estructura? Según la segunda ley, la entropía
04:22siempre debería aumentar, y los sistemas deberían volverse más desordenados con el tiempo. No menos.
04:28Fue Erwin Schrödinger quien se dio cuenta de que es el entorno el que asume el costo termodinámico en
04:33su libro ¿Qué es la vida? en 1944. Al inspeccionar más de cerca, cuando incluimos el entorno que sostiene
04:41la vida, la entropía sí aumenta en general. La segunda ley de la termodinámica no se rompe. De hecho,
04:48la entropía aumenta más rápido con la vida que sin ella. Esto llevó a Jeremy England, un profesor en
04:54el MMIT, a decir que si comienzas con un grupo aleatorio de átomos y le iluminas durante suficiente
05:00tiempo, no debería ser tan sorprendente que obtengas una planta. La vida es increíblemente eficaz en
05:07transformar energía y aumentar la entropía. ¿Qué tan eficaz? Comparémosla con el objeto más brillante y
05:14poderoso del sistema solar, el Sol. En solo 58 microsegundos, produce más energía de la que
05:21nuestra especie ha producido en toda su historia. Sin embargo, kilo por kilo, los humanos generan
05:28sorprendentemente 6.000 veces más potencia en reposo que el Sol. A pesar de crear un orden
05:34extremadamente localizado, la vida degrada la energía libre en calor, incrementando la entropía
05:39en el universo en general. Como era de esperarse, dado que estás viendo este vídeo, queda claro que
05:45la entropía permite, o incluso fomenta, el desarrollo de la vida. Entonces, ¿cómo es que la vida aparentemente
05:53desafió la entropía al construir orden a partir del caos? ¿Cómo una célula viva puede construirse para
06:00poder alimentarse, codificarse con ADN, también construirse a sí misma y tener la capacidad de
06:06evolucionar? ¿Y cómo puede hacerlo todo paso a paso, siendo funcional en cada etapa, aunque cada
06:13parte sea esencial? ¿Cómo pudo surgir la vida? Bueno, hay poco consenso sobre la manera precisa en que la
06:23vida realmente surgió en la Tierra. Pero exploremos las moléculas que, sin excepción, construyen cada forma
06:29de vida en la Tierra. Quizás la vida ofrezca pistas sobre su propio origen. Los bloques básicos clave que
06:38la vida utiliza hoy en día, sin ningún orden particular, son ácidos grasos, aminoácidos y
06:44nucleótidos, y se cree que los tres estuvieron presentes en la Tierra primitiva, e incluso se han
06:50encontrado en asteroides de nuestro sistema solar. Los primeros son los ácidos grasos, y a pesar de tener
06:57poca funcionalidad química, crean estructura y tienen una función extraordinaria incorporada.
07:03Estas moléculas de cadena larga forman las paredes celulares de toda la vida en la Tierra, y se cree que
07:09formaron las primeras membranas de protocélulas. Las membranas son barreras, y son fundamentales para
07:15crear una unidad individual. Después de todo, no se puede tener una casa sin paredes, o un país sin
07:21fronteras. Eso no es una declaración política. Interesantemente, estructuras similares de ácidos
07:28grasos se forman espontáneamente en agua. Como cualquiera que haya fallado al hacer una simple
07:33mayonesa, sabrá muy bien, el aceite y el agua no se llevan bien. Estos ácidos grasos, con una cabeza
07:40que ama el agua y una cola que la odia, se organizarán espontáneamente para minimizar el contacto del agua con
07:46la cola y maximizarlo con la cabeza. Estas simples presiones pueden crear una membrana bicapa con una
07:52cavidad para que una célula primitiva tenga su hogar. Esto se llama un liposoma. Increíblemente,
07:58estos liposomas también pueden dividirse espontáneamente y acelerar reacciones químicas
08:03al encapsular y concentrar las moléculas en un espacio más pequeño. Este es un ejemplo perfecto
08:09de cómo comportamientos inesperadamente similares a los de la vida pueden surgir de las leyes de la
08:14mecánica cuántica. Pero, ¿no provocarán estas divisiones burdas la muerte de la célula más a
08:20menudo de lo que no lo hacen en agua caliente y salada? Bueno, sí, hay una buena posibilidad. Sin
08:26embargo, el entorno no es un sistema simple, es impuro. Hay otras moléculas flotando que pueden
08:32estabilizar aún más las paredes celulares, como los aminoácidos. Una diversa gama de estos estaban
08:38presentes en la Tierra primitiva e incluso en nuestro sistema solar. La vida utiliza 20 aminoácidos
08:44diferentes para la maquinaria celular dentro de nosotros, como enzimas y canales de iones,
08:49así como partes más grandes como músculos y cabello. Hay una relación milagrosa entre
08:54los aminoácidos que forman las proteínas y nuestros siguientes bloques de construcción,
08:59los nucleótidos. Una relación que es importante para ayudarnos a entender cómo pudo haber surgido
09:05el sistema informativo de la vida. La capacidad de la vida para crear y almacenar información se
09:11logra mediante nucleótidos, que hoy están presentes en el ARN y el ADN. Se cree que el
09:18ARN está involucrado en el origen de la vida porque cadenas cortas de ARN tienen otro propósito
09:23más simple. También pueden catalizar algunas reacciones químicas, lo que quizás dio inicio
09:28a la química temprana de la vida. Los nucleótidos tienen otras funciones también y se encuentran
09:34en varias moléculas de vital importancia, como el ATP y el ADP, el par de moléculas que impulsan
09:40el trabajo en una célula, la coenzima acetil-A y la vitamina B12. De hecho, cada célula viva
09:48hoy en día depende de lo que se conoce como el dogma central. El ADN se traduce a ARN,
09:54que codifica proteínas. Esta es una fuerte evidencia de que toda la vida en la Tierra se
10:00puede rastrear hasta una forma de vida. Luca, el último ancestro común universal. El dogma
10:07central es un sistema altamente evolucionado que tiene redundancia y corrección de errores
10:12incorporadas. Pero la capacidad del ARN para codificar proteínas puede tener inicios mucho
10:17más simples, sin requerir enzimas, impulsado en parte por las mismas presiones físicas de
10:23ácidos grasos formando una estructura similar a una célula, un mecanismo que podría haber
10:28introducido información en protocélulas. Verás, diferentes bases de ARN pueden codificar aminoácidos
10:34específicos. Esto significa que ciertas cadenas de ARN en protocélulas tempranas podrían haber
10:40producido una cadena no aleatoria de aminoácidos, confiriendo una ventaja a la protocélula. Quizás
10:47los aminoácidos estabilizaron la membrana y habría tenido más probabilidades de sobrevivir
10:52y dividirse, potencialmente reproduciendo esa información y transmitiéndola. Así que
10:58ahora tenemos una gran sopa primordial de potencial molecular. Tenemos el impulso termodinámico
11:04para la vida, paredes celulares autoproductoras y cortas hebras de ARN que podrían haber codificado
11:10aminoácidos funcionales. ¿Cómo podemos superar esta sopa primordial de pequeñas moléculas
11:16para que emerja la vida? Bueno, también necesitamos el mecanismo que es crucial para todas las
11:22teorías, la selección. Sin presiones de selección, en 14.000 millones de años, la complejidad molecular
11:29no habría avanzado mucho más allá de moléculas básicas como estas, y mucho menos un enzima
11:34complejo, porque estarías dependiendo de procesos aleatorios con probabilidades muy bajas. Muy parecido
11:41a agitar una bolsa de ladrillos de Lego durante unos años y esperar que salga una estrella de la
11:46muerte perfectamente formada. A medida que aumenta el tamaño de una molécula, el espacio de configuraciones
11:52posibles crece de manera absurdamente rápida, y la probabilidad de que incluso una molécula
11:57específica pueda formarse en una cantidad útil por casualidad cae casi a cero. Y eso es solo para
12:04una molécula, ni hablar de un reloj de bolsillo de oro. Los creacionistas tienen su razón. Increíblemente,
12:10sin embargo, la investigación sugiere que las reacciones químicas propuestas en la
12:14tierra primitiva eran capaces de una especie de evolución mucho antes de que transicionaran
12:20a la vida. Algunas rutas de reacción química pueden producir moléculas que catalizan la
12:25misma ruta. Estas se conocen como autocatálisis. Esta catálisis aumenta el flujo de recursos a
12:32través de una vía, potencialmente alejándolos de una vía competidora, y por lo tanto incrementa
12:38el primer éxito. Cuando estos caminos se cierran sobre sí mismos, se conocen como conjuntos
12:45autocatalíticos. Estas son formas incipientes de metabolismo. Crucialmente, estos metabolismos
12:52son espontáneos, y pueden existir sin la necesidad de enzimas evolucionadas. Hemos visto
12:58cómo las moléculas presentes en la tierra primitiva interactúan y producen comportamientos
13:03similares a la vida sin necesidad del control celular altamente especializado. Gran parte
13:08de la química de la vida puede ser, de hecho, espontánea. Metabolismo, selección química,
13:14división, transferencia de información. Pero para que la vida surja y todos estos procesos
13:20se unan, necesitamos tiempo. Pero increíblemente, no mucho tiempo en absoluto. La Tierra se formó
13:27hace unos 4.540 millones de años. La Luna fue creada hace 4.500 millones de años. Había
13:34océanos líquidos hace unos 4.400 millones de años. Y la vida más temprana está potencialmente
13:40presente tan temprano como hace 4.300 millones de años. Para algo considerado por muchos como
13:46poco probable, es curioso, ¿no crees? Que casi tan pronto como se le da la oportunidad,
13:51la vida emerge. Tal vez la vida sea inevitable. Al menos así era en la Tierra primitiva, porque
13:59la Tierra tiene mucha energía libre y es, en efecto, una batería gigante. Hace unos 4.000
14:06millones de años, nuestro océano era ácido y carecía de electrones, mientras que el manto
14:12fundido, justo debajo, era alcalino y rico en electrones. Un enorme desequilibrio de carga
14:17química que se ha demostrado que se utiliza para alimentar reacciones químicas que evolucionan
14:22hacia la vida. Existe un consenso de que en algún lugar de este mundo, donde el interior
14:27de la Tierra se encuentra con el exterior, donde se unen los dos extremos de la batería,
14:32hubo una chispa de algún tipo. Existen respiraderos hidrotermales en el fondo del mar, cuevas llenas
14:39de gas, fuentes termales, piscinas en evaporación y áreas volcánicas totalmente carentes de oxígeno.
14:46Todos tienen todos los elementos que creemos necesarios para que la vida surja y aproveche
14:51esta fuente de energía libre. Y todos nos habrían matado si nos teletransportáramos
14:56allí. Se propone que Luca era un metanógeno, originado en un lugar como estos, un organismo
15:03que reaccionaba a hidrógeno con dióxido de carbono para producir metano. Es en parte
15:09por eso que se considera imposible que una forma de vida evolucione desde cero ahora, debido
15:14a la concentración de oxígeno. Añade oxígeno al hidrógeno y en lugar de vida obtienes
15:19combustible para cohetes. Puede que nunca sepamos con certeza si existió una forma de vida antes
15:25de nuestra línea ancestral del dogma central. Pero eso no quiere decir que la vida no haya
15:30surgido en otra parte de nuestra galaxia o de nuestro sistema solar. Se han encontrado
15:35planetas cercanos en nuestra galaxia que son similares a la Tierra y podrían replicar las
15:40condiciones de la Tierra primitiva. Nuestro planeta no es tan especial. Dada la presión
15:46termodinámica para la aparición de la vida, parece que la vida en otro planeta es una
15:50inevitabilidad. Hay actividad volcánica en lunas que orbitan Saturno y Júpiter, proporcionando
15:57un ambiente similar bajo la superficie al de la Tierra también, por lo que los científicos
16:02están muy interesados en explorar las lunas heladas que orbitan nuestros planetas cercanos.
16:06Penachos volcánicos ricos en hidrógeno, similares a los de nuestros respiraderos
16:11submarinos, han sido observados erupcionando desde la superficie de la Luna encelado de
16:16Saturno. A pesar de la velocidad extrema con la que la vida parecía surgir en la Tierra,
16:22el tiempo para pasar de organismos unicelulares a multicelulares fue de 1.500 millones de años.
16:29Es claramente un salto difícil en complejidad evolucionar la comunicación y cooperación entre
16:34células y mucho menos la comunicación interplanetaria con formas de vida alienígenas. Así que aunque no
16:40hemos encontrado signos de vida en otros lugares aún, la ausencia de evidencia no es evidencia de
16:46ausencia. Con todo esto, al mirar hacia las estrellas, la forma en que todas estas moléculas
16:51trabajan juntas, es difícil sentirse solo en el universo. La Tierra primitiva parecía ideal para
16:58que surgiera la vida. Pero incluso siendo menos hospitalario, siempre hay una posibilidad.
17:04Como dijo el Dr. Ian Malcolm en Jurassic Park, la vida se abre camino.
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