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Información y demonios: qué buscar en la búsqueda de ET

Acordar una definición estándar de la vida es un ejercicio metafóricamente atormentado, escribe el astrobiólogo Paul Davies.

La búsqueda de vida más allá de la Tierra se ve obstaculizada por un enigma fundamental: no existe una definición consensuada de lo que es realmente la vida.

Los organismos vivos son tan extraordinarios, tan diferentes a otros sistemas complejos que conocemos, que parecen estar hechos de algún tipo de materia mágica. Y durante siglos se supuso ampliamente que los organismos estaban infundidos con una esencia única o fuerza vital para animarlos.

Sin embargo, hace cien años, estas reflexiones místicas dieron paso a una visión mecánica de la vida, según la cual los organismos son máquinas inmensamente complejas que obedecen las mismas leyes básicas de la física que los sistemas no vivos.

Sin embargo, la duda ha persistido. Hace setenta y cinco años, el físico teórico Erwin Schrödinger, uno de los fundadores de la mecánica cuántica, dio una serie de conferencias en Dublín titulada ¿Qué es la vida? Se preguntaba abiertamente si la vida podía ser explicada por la física conocida, instando a sus colegas a mantener una mente abierta sobre la posibilidad de leyes fundamentalmente nuevas.

Schrödinger señaló la capacidad de la vida para resistir la tendencia de la segunda ley de la termodinámica, la tendencia universal a que los sistemas físicos se desordenen progresivamente con el tiempo. La vida, por el contrario, crea orden a partir del orden. Así que tal vez faltaba algo en el modelo mecanicista. Pero, ¿qué?

La primera pista de una respuesta estaba en una carta escrita por el físico James Clerk Maxwell a un amigo en 1865. Maxwell imaginó un pequeño ser, pronto llamado demonio, que podía observar moléculas individuales en una caja de gas y clasificarlas en categorías rápidas y lentas. De esta manera el demonio podía tomar un gas a una temperatura uniforme y manipular las moléculas para crear un desequilibrio, con gas más caliente en un extremo y más frío en el otro.

Una máquina de calor podría entonces funcionar fuera del gradiente de temperatura, extrayendo así el trabajo del calor, en violación de la apreciada segunda ley de la termodinámica.

El demonio de Maxwell yace como una verdad incómoda en el corazón de la física y todavía no se entiende completamente. En un análisis cuidadoso, la clave de la destreza del demonio se encuentra en su capacidad de reunir información sobre las moléculas y procesar esa información en su diminuto cerebro, usando la salida para trabajar los márgenes de la termodinámica y obtener una ventaja.

Recientemente se ha hecho evidente que los organismos vivos están repletos de nanomáquinas demoníacas que hacen precisamente eso: manipular la información para obtener una ventaja termodinámica.

Estrictamente, no hay violación de la segunda ley, siempre y cuando la información sea tratada como una cantidad física en las leyes de la termodinámica. Los físicos han llegado recientemente a pensar en la información como un tipo de combustible, y utilizando la nanotecnología están ocupados diseñando «motores de información» e incluso un refrigerador de información.

Por su parte, los biólogos consideran ahora a los organismos vivos como redes de flujo de información acopladas a redes de reacciones químicas. Así como la evolución da forma a la arquitectura de las células y los cuerpos, también esculpe las redes que soportan los patrones de información que hacen que los organismos se muevan.

Considerar la vida como una amalgama íntima de química e información es similar a los papeles complementarios del hardware y el software en las computadoras. Así como necesitamos ingenieros de hardware para diseñar circuitos y chips, también necesitamos ingenieros de software para diseñar programas.

Cualquier intento de explicar el origen de la vida debe tener en cuenta no sólo las moléculas complejas que sirven como sustrato de la vida, sino también los módulos informativos que la controlan. La información no se limita a las entrañas de las células, sino que se intercambia entre células y organismos enteros, y de hecho a través de ecosistemas enteros.

En la Tierra, la información biológica organizada envuelve al planeta.

Los astrobiólogos han deliberado largamente sobre las firmas químicas que la vida puede imprimir en, por ejemplo, la atmósfera de un planeta extra-solar. Pero las firmas informativas de la vida podrían ser más fundamentales porque es probable que sean universales, trascendiendo el hardware molecular real, y por lo tanto muestran características comunes a través de muchas formas de vida alienígenas. Los ingenieros de la NASA tienen que enfrentar este problema en una próxima misión a Encélado, una luna de Saturno que está arrojando material orgánico al espacio a través de fisuras en su corteza helada. Se está diseñando una nave espacial para que vuele a través de la pluma y tome muestras del material.

¿Qué, exactamente, debería buscar? Un simple inventario de moléculas no sería suficiente, ya que existen muchas formas abióticas de producir compuestos orgánicos complejos. Lo que destacaría es que las moléculas no fueran un surtido aleatorio, sino que formaran una red de reacciones químicas con el tipo de organización que, en la Tierra, la vida utiliza para procesar la información, siendo un ejemplo llamativo el código genético universal.

El reto para los astrobiólogos es determinar las características genéricas de estas redes en caso de que la vida extraterrestre utilice una base molecular diferente.

Si Schrödinger estuviera vivo hoy, se sorprendería al saber que la respuesta a su pregunta, ¿Qué es la vida? no es que los sistemas vivos estén hechos de lo correcto, sino que codifiquen los bits correctos.

Fuente: cosmosmagazine.com

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