El dilema del prisionero, la cooperación molecular y el origen de la vida

El dilema del prisionero de Tucker, un juego de suma no nula, demuestra que la no cooperación, el egoísmo puro y duro, resultado del equilibrio de Nash, puede ser la mejor solución de muchos problemas. Hay variantes del juego con la conclusión opuesta, en las que la cooperación es la solución de equilibrio. Hay moléculas orgánicas por doquier en el universo, sin embargo, el origen de la vida en la Tierra sigue siendo aún un gran misterio. Cómo un conjunto de moléculas orgánicas inanimadas se autoorganizó para dar lugar al primer ser vivo. Nilesh Vaidya (Universidad Estatal de Portland, Oregon, EEUU) y sus colegas sugieren en Nature que la cooperación entre las moléculas pudo contribuir al origen de la vida. En cierto sentido, estas ideas son opuestas a la teoría del gen egoísta de Richard Dawkins, ya que el egoísmo, igual que en el dilema del prisionero, no conduce a la solución óptima. El nuevo artículo muestra ejemplos de redes de moléculas de ARN que se ensamblan entre sí gracias a la cooperación molecular, lo que sugiere que ésta puede ser tan antigua como la vida misma. Como es obvio, sus ideas se enmarcan dentro de la hipótesis del «mundo de ARN» que sugiere que la biología primordial carecía de ADN y de proteínas, siendo el ARN responsable tanto de la herencia como del metabolismo. El nuevo artículo es realmente sugerente, aunque todavía queda mucho para que resolvamos el misterio del origen de la vida. Nos lo cuentan James Attwater & Philipp Holliger, «Origins of life: The cooperative gene,» Nature, Published online 17 October 2012, que se hacen eco del artículo técnico de Nilesh Vaidya, Michael L. Manapat, Irene A. Chen, Ramon Xulvi-Brunet, Eric J. Hayden & Niles Lehman, «Spontaneous network formation among cooperative RNA replicators,» Nature, Published online 17 October 2012 (recomiendo a los biomatemáticos echar una ojeada al modelo matemático que aparece en la Información Suplementaria del artículo).

Incrementar la entropía de la Tierra primitiva como posible origen de la vida

Si la vida tiene un origen termodinámico, la vida podrá ser explicada termodinámicamente. Así lo cree K. Michaelian en dos artículos en los que discute esta idea. La Tierra hace 4000 millones de años recibía una radiación solar veintitantos órdenes de magnitud superior a la actual con un pico alrededor de 260-280 nm. Las moléculas de ARN/ADN se encuentran entre las más eficientes absorbiendo esta radiación a presiones de una atmósfera. La enorme entropía sobre la Tierra en dicha época podía ser catalizada gracias a estas moléculas. En mi opinión, la idea es muy discutible, pero creo que muchos lectores de este blog estarán interesados en leer estos artículos de K. Michaelian, «Thermodynamic Origin of Life,» ArXiv, Submitted on 1 Jul 2009, y «Thermodynamic Function of Life,» ArXiv, Submitted on 30 Jun 2009. Permitidme traducir libremente los resúmenes de ambos artículos.

«Comprender la función termodinámica de la vida puede acercarnos a su origen. La producción de entropía en los sistemas alejados del equilibrio termodinámico es una medida natural de la tendencia de la Naturaleza para explorar todos los microestados alcanzables. El proceso que produce la mayor cantidad de entropía en la biosfera es la absorción y transformación de la luz del Sol. Según el autor, la vida se inició y existe hoy en día como catalizador dinámico de la absorción y transformación de la luz solar en calor, que puede ser redistribuido eficientemente por el ciclo del agua, los huracanes, las corrientes oceánicas y las corrientes de viento. Las moléculas de ARN y ADN se encuentran entre las moléculas más eficientes conocidas para absorber la luz ultravioleta que podría haber penetrado en la densa atmósfera primigenia, y además son muy rápidas a la hora de transformar esta luz en forma de calor que puede ser rápidamente absorbido por el agua líquida. Según el autor, el origen y la evolución de la vida estaría mediado por el imperativo termodinámico de incrementar la producción de entropía en la Tierra.»

«Aunque la teoría de la evolución de Darwin nos muestra la vida como un proceso de competencia por la supervivencia en un ambiente hostil, desde un punto de vista termodinámico, la vida es un proceso dinámico, fuera del equilibrio, que coevoluciona con su entorno abiótico. La componente viva de la biosfera con mayor masa son las plantas y las cianobacterias que se encargan de transpirar enormes cantidades de agua. Este proceso es clave en el ciclo del agua en la Tierra y la distingue de otros planetas vecinos, como Venus y Marte. El ciclo del agua, incluyendo la absorción de radiación solar en la biosfera, es con mucho el mayor proceso de producción de entropía en la Tierra. La función de la vida, desde esta perspectiva, es fundamentalmente termodinámica, actuando como un catalizador dinámico para la producción de energía. El papel de la vida animal, desde este punto de vista, es meramente servir a las plantas y a las cianobacterias para realizar su función termodinámica, ayudándolas a crecer y a dispersarse en áres inicialmente inhóspitas.»

Curiosas las ideas de Michaelian.

Por cierto, en Menéame podéis encontrar «Los rayos pudieron haber “cocinado la comida” para la vida primitiva (ING)» (traducido al español aquí) y entre los comentarios una recomendación de lectura «La cuestión del origen de la vida en la Tierra.»

El gran error de Darwin y del darwinismo: no existe la célula original

El año que viene es el año de Darwin. Se cumple el 150 aniversario de la publicación de su libro «Sobre el origen de las especies por medio de la selección natural» («On the Origin of Species by Means of natural Selection or the Preservation of Favored Races in the Struggle for Life»). También se celebra el 200 aniversario de su nacimiento.

La teoría de la evolución es un hecho científicamente probado. Ha sido demostrada tanto en laboratorio (condiciones controladas) como en la Naturaleza. Los avances en genética molecular han sido fundamentales para ello. Sin embargo, la teoría de la evolución requiere ciertas hipótesis que como tales han de ser verificadas experimentalmente. La hipótesis de Darwin de que todas las formas de vida son descendientes de un única célula ancestral ha de ser verificada experimentalmente. Shi V. Liu, en «A Fundamentally New Perspective on the Origin and Evolution of Life,» ArXiv preprint, 21 Nov 2008 , aceptado para publicación en PNAS, nos indica que existen evidencias fuertes que sugieren que esta hipótesis es incorrecta.

La evidencia experimental apunta a que toda una serie de diferentes células primitivas se originaron a partir de formas de vida no celular. Estas diferentes células evolucionaron de forma independiente, siguiendo las mismas «leyes» evolutivas darwinistas, aunque también interactuaron entre sí. Esta nueva hipótesis permite entender la ausencia de ciertos eslabones perdidos en la historia de la evolución de las primeras formas de vida puestos en evidencia gracias a los análisis genéticos. Hay varias líneas filogenéticas que no parece que convergan entre sí.

Esta idea no es nueva. Si la evolución de las primeras formas de vida está controlada por mecanismos físico-químicos, cómo podemos entender que sólo se desarrollara una única forma de vida celular ascentral. Lo razonable es que se formaran múltiples formas de vida primigenia en competición.

El artículo se lee fácil, aunque desafortunadamente adolece de pruebas feacientes y no dice mucho más de lo que aquí he resumido.

La foto es una portada de National Geographic relativa a un artículo que comparaba darwinismo y neodarwinismo. La pena que un titular de portada «¿Estaba Darwin equivocado?» puede inducir a que muchos ojeadores de quiosco, que no leen más que las portadas, se vean inducidos a pensar que es un artículo reivindicando ideas creacionistas. Craso error inducido por el editor de la revista. ¿O quizás el editor ha buscado la polémica para vender más ejemplares?