PUBLICACIÓN: 19 de Octubre de 2004; ACTUALIZACIÓN: 8 de Agosto de 2006
LA REPRODUCCION NO ES LA VIDA
Podemos leer muchas tesis acerca de la definición asegurando que la vida es simplemente la reproducción, lo cual es absolutamente erróneo.
¿Por qué decimos que esta consideración es inválida? Tenemos la respuesta en las células HeLa. Las células HeLa se tomaron del cuerpo inerte de Henrietta Lane y están siendo reproducidas en muchos laboratorios. Estas células se separaron del cuerpo inerte de un ser humano que murió de cáncer, pero esas células se mantienen vivas por medio del cultivo apropiado de las células. Aunque la vida haya sido mantenida por las células HeLa mediante la reproducción, las células HeLa también mueren. Así, la reproducción es un método para que los seres vivientes logren un último objetivo que consiste en dar continuidad a “otra característica” llamada vida. Si la vida fuese la reproducción, entonces los cristales, los priones y los coacervados de Oparin podrían considerarse también como seres vivientes, lo cual es absurdo y antirealista.
EL BLOQUEO DE LA ENTROPÍA NO ES LA VIDA
¿Es la vida la resistencia de los seres vivientes al aumento de su entropía local? Schrödinger escribió acerca de este tema, pero, aunque él se acercó un poco al concepto verdadero de vida, él falló porque si la vida fuera la resistencia a aumentar su entropía local, entonces toda la materia en este universo estaría viva.
La Biología y la Química, a diferencia de la Física, no admiten contextos ideológicos: O los fenómenos biológicos son reales, o han sido inventados, así de sencillo.
Los Biólogos no podemos andar por ahí diciendo que tal o cual cosa son matemáticamente posibles (como las 27 dimensiones de la hipótesis de las cuerdas) y que por ello existen (como los agujeros de gusano interdimensionales). Esta es la falla principal de quienes han intentado poner en tela de juicio al proceso de la Evolución.
Para los Biólogos el terreno de la especulación es bien distinguible y los biólogos especificamos lo que es especulativo y lo que no lo es. Por ello, para los Biólogos no existen muchas entropías, sino solo aquella que es observable y cuantificable, esto es, la que se refiere a las funciones de los conjuntos macroscópicos determinadas (las funciones) por subconjuntos de estados microscópicos (de las partículas). Lo que ocurre en los biosistemas es una demora en la difusión o dispersión de su energía interna; sin embargo, esa energía interna nunca fluye de campos de menor densidad de energía hacia campos de mayor densidad, sino al contrario, obedeciendo estrictamente a la influencia de la segunda ley de la termodinámica.
El orden y la complejidad solo son observables en sistemas macroscópicos, pues a nivel microscópico la entropía es fija, es decir, tiene un valor de cero. Cuando nosotros consideramos el orden de un sistema macroscópico y consideramos su orden microscópico descubrimos fácilmente que no existe una línea fronteriza entre lo macroscópico y lo microscópico, entre lo ordenado y lo desordenado y entre lo complejo y lo simple. A lo que llegamos es que el nivel de complejidad observable en un sistema macroscópico obedece a un conjunto de variables microscópicas con grado de complejidad igual a cero, esto es, para un volumen igual a uno (de la partícula), una entropía igual a cero.
A medida que integramos los datos hacia el nivel macroscópico, la entropía adquiere un valor distinto de cero y adoptará siempre valores positivos, de tal forma que la entropía del sistema macroscópico, al que llamamos complejo, siempre tendrá una mayor entropía que el sistema microscópico, al que denominamos simple, que fue el que lo determinó (al sistema complejo).
Para verlo de una manera más objetiva, la energía interna del conjunto macroscópico estará ocupando un mayor número de microestados que el subconjunto de sistemas microscópicos que determinó las posiciones del conjunto macroscópico. Esta es la paradoja térmica de los biosistemas, que la complejidad observable a nivel macroscópico posee una mayor entropía que los sistemas simples que determinaron su complejidad. Esto muestra claramente que el orden y la complejidad son conceptos antropogénicos. Por ello, los biólogos teóricos proponemos que se descarte al orden y la complejidad como características diferenciales de los seres vivientes.
UNA GRAN DESORIENTACIÓN
Tenemos que agradecer a nuestros antepasados intelectuales por la implementación de un enorme e irrevocable rompecabezas en la disciplina de la Biología: tomar a los seres vivientes indistintamente como vida.
Aunque estudiemos la vida por la observación de los macroestados de los seres vivientes, éstos no son la vida. Lo que es más, las funciones realizadas por esos seres vivientes, como la reproducción, la fotosíntesis, la respiración celular, etc., no son la vida. Como su designación lo dice claramente, los seres vivientes experimentan vida, pero ellos no son la vida.
Sería crítico decir que la estructura y las funciones de una máquina son la fuerza electromagnética o decir que la estructura y las funciones de una máquina son la capacidad de transformación de una clase de energía en otro. Consecuentemente, es la misma cosa cuando definimos el concepto vida.
No podemos decir que la estructura es la vida, ni que el conjunto de procesos realizados por las estructuras vivas es la vida. Como en las máquinas, la capacidad de los seres vivientes para bloquear no-espontáneamente el aumento de la entropía reside en un estado de la energía de la energía.
La diferencia entre las máquinas y los seres vivientes es la posición de sus respectivos operadores. Mientras que el operador de las máquinas es periférico a ellas, el operario de los seres vivientes está dentro de ellos mismos. Esto permite una autonomía completa en los seres vivientes para capturar la energía de su ambiente y dirigirla, mientras que la máquina no puede tomar energía del ambiente por sí mismo.
Sin embargo, la vida no es la autonomía en sí, sino un estado de la energía que comunica autonomía temporal a los seres vivientes para establecer intervalos en la tendencia de su energía interna a ser dispersada o difundida.
La autonomía no es algo que podamos medir; en su lugar, nosotros podemos medir la densidad específica, las posiciones y los movimientos de la energía, o microestados, de cualquier sistema. En otras palabras, nosotros podemos medir el estado de la energía de cualquier sistema, incluyendo el de los biosistemas. La autonomía es una característica de los seres vivientes, pero no es la vida, sino una propiedad conferida por la posición y el movimiento de la energía interna de los biosistemas.
La posición y los movimientos de la energía en un biosistema son los que generan las propiedades termodinámicas de los seres vivientes. La reproducción, la herencia y la evolución dependen de las estructuras moleculares, no de la vida. Cada clase de serie molecular confiere las propiedades específicas al macroestado que experimente esa clase de arreglo molecular. Así, observamos moléculas como el ADN que pueden almacenar información para el desarrollo de los seres vivientes; nucleótidos que pueden almacenar energía para dirigirla hacia otros procesos; proteínas que pueden ser excitadas por fotones para la captura de energía del ambiente, etc.
Sin embargo, las estructuras solas no son vida, y ellas no confieren la vida. La evidencia sobre esta declaración es palpable; pero, para que un sistema dado experimente la vida, debe poseer un arreglo molecular definido. También, para que la vida sea continuada, son necesarias estructuras específicas que puedan reproducirse y pueden establecer un rango de estabilidad de su estructura específica.
Pienso que hubo muchas estructuras que fueron "tocadas” por la fluctuación de energía experimentada por nuestro sol primitivo. Muchas de ellas no tenían la habilidad para la autoreproducción, muchas otras no tenían la capacidad para capturar energía del ambiente para almacenarla.
La clave para capturar la cantidad exacta de energía necesaria para la vida era una estructura completa en el momento y lugar adecuados. Si no hubiera estructuras con las capacidades de reproducción, herencia y evolución en el tiempo cuando nuestro sol proporcionó esa energía para la construcción de estructuras moleculares más complejas, esa "convulsión" solar hubiera sido inútil para que las partículas experimentaran la vida. Pero también podemos pensar al revés, sería inútil tener las estructuras completas con la capacidad de autoreproducción, herencia y evolución sin el baño de partículas solares con momentums y posiciones específicas en los campos de Higgs (campos de densidad de energía) vibrando a la frecuencia de la vida.
Las estructuras se construyeron gracias a la radiación UV, la radiación de calor y la radiación gamma durante el origen de nuestro Sol; pero, si las estructuras se hubiesen formado un milisegundo después de la fluctuación en la densidad de la energía solar que les permitió realizar el movimiento de protones a través de biomembranas, entonces nosotros no estuviéramos aquí, girando nuestros cerebros en el rompecabezas creado por nuestros despreocupados antepasados intelectuales.
DEFINICIÓN DE VIDA
No existe una definición expresa de vida, sino que a partir de observaciones directas e indirectas del estado térmico de las estructuras vivas, podemos decir que vida es la dilación en la difusión o dispersión espontánea de la energía interna de las biomoléculas hacia más microestados potenciales.
Es preciso que nos detengamos un poco para comprender algunos de los conceptos contenidos en la definición de vida:
1. Demora no es lo mismo que reversión. Muchos autores dicen que la vida consiste en invertir la Segunda Ley de la Termodinámica, lo cual es falso. La segunda ley de la termodinámica se refiere a que la energía siempre fluye desde un sistema o espacio con alta densidad de energía hacia otro sistema o espacio con una densidad de energía menor. Esto es lo que ocurre en la vida. El universo siempre tendrá una densidad de energía mayor que la de los biosistemas. Si fuese de otra forma, la vida no sería posible.
La confusión se originó cuando se subordinaron las propiedades correlacionadas con la entropía, como el orden y la complejidad; sin embargo, para estar ordenado, o para ser complejo, el biosistema debe transferir desorden hacia el universo y tomar complejidad desde el universo. Entonces, no existe violación o reversión alguna a de la segunda ley, toda vez que el sistema es más desordenado que el universo, y su desorden fluye desde el sistema más desordenado hacia el menos desordenado.
Lo que ocurre en los biosistemas es una demora en la difusión o dispersión de su energía interna; sin embargo, esa energía interna nunca fluye de campos de menor densidad de energía hacia campos de mayor densidad, sino al contrario, obedeciendo a la segunda ley de la termodinámica.
2. Estado se refiere a la posición, movimiento y densidad de la energía transportada por partículas, en este caso, de las partículas que establecen la función de distribución de la energía en intervalos de retardo en un biosistema; por ejemplo, los fermiones y los bosones.
Los fermiones son partículas con un momento angular intrínseco cuya función ћ (spin) es igual a una fracción impar de un entero (1/2, 3/2, 5/2, etc.), razón por la cual los fermiones obedecen al Principio de exclusión de Pauli, es decir, no pueden coexistir en una misma posición. Ejemplos de fermiones son todas las partículas que constituyen a la materia, por ejemplo, electrones, protones, neutrones, quarks, leptones, positrones, etc.
Por otra parte, los bosones son partículas con una función ћ (spin) igual a un número entero (0, 1, 2, 3, etc.), por lo que estas partículas no están sujetas al Principio de Exclusión de Pauli, es decir, pueden coexistir en la misma posición. Los fotones, los gluones, las partículas ω- y ω+, los hipotéticos gravitones, etc. son bosones.
3. Otro término usado en mi definición de vida es el de Energía Cuántica. La energía cuántica es la suma de la energía cinética y la energía potencial de una partícula, sea ésta un fermión o un bosón.
4. También usé el término Densidad de Energía. Densidad de Energía es la cantidad de energía almacenada en un sistema dado –o en una región espacial- medida por unidad de masa o de volumen. Por ejemplo, la densidad de energía del Hidrógeno líquido es de 120 MJ/Kg.; la Glucosa almacena 17 MJ/Kg de energía; etc.
5. Proceso Espontáneo es aquél en el cual la energía libre siempre se dispersa hacia más microestados potenciales. Por ello, cuando hablo de vida, me refiero a un estado no-espontáneo, lo cual significa que para que ocurra dicho estado se requiere de la agregación de energía desde el entorno. Si en vez de agregarse energía, ésta se dispersara, entonces el estado sería espontáneo.
6. Energía es una función de las propiedades cuantificables de un sistema dado. También se define como la capacidad para realizar trabajo, sin embargo, ninguna “capacidad” aislada es cuantificable en sí misma, por lo que tenemos qué recurrir a las propiedades de los sistemas que sí pueden cuantificarse, por ejemplo, al movimiento molecular, a la función onda-partícula, a la frecuencia vibratoria, a la densidad, a la temperatura, etc.
7. Energía Interna de un sistema se refiere a la energía asociada al movimiento de las moléculas en un sistema termodinámico, es decir, a la temperatura de tal sistema. En una transferencia de energía, la energía interna es la que ha traspasado los límites, reales o imaginarios, hacia el interior de un sistema. Por ejemplo, en un sistema viviente, cada célula de su cuerpo posee un límite real acotado por una membrana celular o una pared celular. A la energía que traspasa una membrana o una pared celular, hacia el interior de la célula, se le llama energía interna. Los cloroplastos, las mitocondrias y otros organelos celulares poseen membranas como límites reales.
En la definición de Energía Interna evité mencionar las palabras “desordenado” y “al azar”. Lo hice a propósito porque los movimientos de las moléculas son determinados por las leyes fundamentales de la Física, las cuales son nociones matemáticas de fenómenos naturales que podemos expresar mediante fórmulas; por lo tanto, los movimientos moleculares no son desordenados ni al azar. Una pequeña variación en las condiciones iniciales, también sujeta a dichas leyes, puede producir un cambio en las trayectorias de desplazamiento de las partículas.
8. En la definición de vida mencioné el concepto “Intervalo”. Intervalo es un subconjunto de estados situado entre un estado inicial y un estado final.
9. Por último, la energía en el estado biótico puede cuantificarse por el flujo de fermiones y/o de bosones durante la transferencia y almacenamiento de la energía en períodos discretos dominantes. Por ejemplo, cuando estudiamos las partículas y las funciones de onda en forma individual.
Tratándose de partículas que constituyen a la materia, solo podemos estudiar un tipo de partícula, o una posición, o un movimiento a la vez; en tanto que en los procesos de transferencia y almacenamiento de la energía solo podemos estudiar una función a la vez. Cuando completamos el estudio de cada partícula y de cada función, entonces integramos todos los datos para formular el proceso completo; por ejemplo, en el estudio de procesos de Biotransferencia Transcuántica de Energía (BTE) como la fotosíntesis y la respiración celular (Vea Campo Biótico).
Todas las descripciones posibles del concepto vida tienen el mismo sentido, la vida es un estado de la energía ostentado por un arreglo específico de la materia orgánica. La cosa más importante para tener presente es que, gracias a esta oscilación energética, algunos sistemas termodinámicos son capaces de bloquear moderadamente la Segunda Ley de la Termodinámica.
Si consideramos cada indicador del ser vivo, advertiremos que la última definición constituye verdaderamente la única diferencia entre seres inertes y seres vivientes.
CAMPO BIÓTICO
Esencialmente, la misión de esta sección es la de liberar el término "Campo Biótico" de toda clase de charlatanería pseudocientífica inconsistente e imaginaria que ha saturado esta expresión hasta el momento. El significado de Campo Biótico se restringe única y exclusivamente a lo que ya hemos demostrado por medio de la experimentación durante el ejercicio de disciplinas científicas como la Biología Molecular Celular y la biofísica. La definición es como sigue:
Campo Biótico es el Campo Electrodinámico experimentado por las biomembranas de células procariotas y de las mitocondrias y cloroplastos de células eucariotas debido a los efectos ejercidos por las fluctuaciones del Campo Electromagnético (determinado por fotones) sobre partículas con carga en movimiento (Electrones, Positrones y Protones) en dichas biomembranas.
Resumiendo la anterior definición: Campo Biótico es el Campo Electrodinámico experimentado por las biomembranas de células procariotas y en las biomembranas de mitocondrias y cloroplastos de células eucariotas.
Un Campo Electrodinámico es cualquier campo producido por partículas cargadas en movimiento y por variaciones en los Campos Magnéticos. El término se refiere a los efectos de las fluctuaciones del Campo Electromagnético en el comportamiento de las partículas eléctricamente cargadas en movimiento. [Para más información acerca de los campos en Física Clásica y Mecánica Quántica visite Wikipedia (en Inglés)].
Podemos asignar con exactitud la cantidad de energía, sus posiciones, su tipo y su potencial para la preservación de la vida en un biosistema mediante el análisis de la Fuerza Motriz Protónica.
No existen partículas raras como los llamados "biotones", implicados en la vida. Si este fuera el caso, entonces los biotones serían los mismos fotones, pero comportándose de una manera muy excepcional y antinatural. Sin embargo, los fotones implicados en la vida no se comportan de manera diferente a los fotones implicados en todos los procesos conocidos de la naturaleza existente. Además, ninguna partícula implicada en la vida ofrece conductas caprichosas.
Para estar vivo, un sistema termodinámico debe mantener un conjunto de microestados estable, de manera que él pueda demorar la difusión de la energía local hacia más microestados disponibles en el campo gravitacional (hacia donde se dispersa todo el calor producido por las transformaciones de una forma de energía en otra).
¿Cuál es esa cantidad de energía? Tomando en cuenta todos los sistemas termodinámicos, desde las arqueobacterias hasta las mitocondrias y los cloroplastos de células eucariotas, la cantidad de energía disponible para la vida, liberada por el paso de un protón a través de una biomembrana especializada, varía desde 5 hasta 12 kcaL/mol. ¡Sorprendente! ¿cierto? Esta cantidad de energía es suficiente para producir un gradiente electroquímico (campo biótico) de 220 mV (0.22 V). Un fotón transporta una cantidad de energía cercana a las 52 kcal/mol. La clorofila hace uso de 9.2 kcal/mol por cada fotón absorbido, la cual es la cantidad de energía requerida para cambiar a un electrón a un nivel más alto de energía (la clorofila requiere de doce fotones para producir un mol de glucosa, o sea, un total de 110.4 kcal/mol). Las 42.8 kcal/mol que restan son liberados al ambiente en forma de energía térmica (calor). Por otra parte, las mitocondrias requieren de una cantidad de energía cercana a las 7.4 kcal/mol para disparar la maquinaria electroquímica de la vida.
ESTA CANTIDAD DE ENERGÍA DISPONIBLE ASIGNADA EN UN ESPACIO-TIEMPO, USADA POR LOS SERES VIVIENTES PARA MANTENER SU AUTONOMÍA TERMODINÁMICA Y CONTENIDA POR LOS FOTONES DE LUZ, ES EL CAMPO BIÓTICO. LA CUANTIFICACIÓN DE LA ENERGÍA INTERNA EN LOS BIOSISTEMAS SE DEDUJO GRACIAS A LA FÍSICA CUÁNTICA, SE CALCULÓ POR MEDIO DE LAS ECUACIONES DE GIBBS, SE PUDO MOLDEAR GRACIAS A LA LEY DE GIBBS Y HA SIDO EXPERIMENTALMENTE DEMOSTRADA POR LA BIOLOGÍA MOLECULAR.
No hay Campo Biótico en donde no existen seres vivos. Por ejemplo, Marte tiene las características necesarias para la existencia de microorganismos de la variedad de los extremófilos, los cuales podrían hacer frente a temperaturas bajo cero. El problema en Marte reside en su atmósfera y en su suelo, los cuales poseen sustancias químicas que impiden la síntesis de biomoléculas, así que Marte no da muestras de la existencia de sistemas termodinámicos sometidos al Campo Biótico en él. Los Ecólogos saben a lo que me estoy refiriendo.
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