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Por qué la vida es física, no química
En la historia de la ciencia, hay muchos ejemplos de cambios simples de perspectiva que conducen a una comprensión profunda de la naturaleza del cosmos. La invención del telescopio es quizás un ejemplo. Otra es la comprensión de que la energía química, la energía termodinámica, la energía cinética y similares son todas manifestaciones de la misma materia. Seguramente puede proporcionar sus propias instancias favoritas aquí.
Uno de los ejemplos más importantes de la ciencia del siglo XX es que la biología es el resultado de la evolución, no al revés. De esa forma si se piensa, la evolución es un proceso, incluso un algoritmo; aunque uno con un poder inimaginable. Aproveche la evolución y es poco lo que no puede lograr.
En los últimos años, los científicos informáticos han comenzado a explotar el asombroso poder de la evolución. Una cosa que han experimentado una y otra vez es el progreso ciego de la evolución. Ponga un algoritmo genético en funcionamiento y explorará el paisaje evolutivo, buscando mínimos locales. Cuando encuentra una, no se sabe si es la mejor solución posible o si se encuentra a poca distancia de un abismo evolutivo que representa una solución de un orden de magnitud completamente diferente.
Eso insinúa la posibilidad de que la vida tal como ha evolucionado en la Tierra no sea más que un mínimo local en un vasto paisaje de posibilidades evolutivas. Si ese es el caso, los biólogos están estudiando una fracción lamentablemente pequeña de algo más grande. Mucho más grande.
Hoy, obtenemos una visión importante de este estado de cosas gracias a un fascinante artículo de Nigel Goldenfeld y Carl Woese en la Universidad de Illinois. Goldenfeld es físico de formación, mientras que Woese, también físico, es una de las grandes figuras revolucionarias de la biología. En la década de 1970, definió un nuevo reino de la vida, los Archae, y desarrolló una teoría del origen de la vida llamada hipótesis del mundo del ARN, que ha ganado mucha fama o notoriedad según su punto de vista.
Juntos sugieren que los biólogos deben pensar en su campo de una manera radicalmente nueva: como una rama de la física de la materia condensada. Su conjetura básica es que la vida es un fenómeno emergente que ocurre en sistemas que están muy fuera de equilibrio. Si acepta esta premisa, inmediatamente surgen dos preguntas: qué leyes describen tales sistemas y cómo llegar a ellos.
Goldenfeld y Woese dicen que la forma cerrada de pensar de los biólogos sobre este tema está plasmada en la frase: toda la vida es química. Nada más lejos de la verdad, dicen.
Tienen una analogía interesante para ayudar a presionar su caso: el ejemplo de la superconductividad. Sería fácil observar la superconductividad e imaginar que puede explicarse completamente por las propiedades de los electrones a medida que se transfieren dentro y fuera de los orbitales atómicos externos. Podría ir más allá y decir que la superconductividad es todo átomos y química.
Y, sin embargo, la explicación real es mucho más interesante y profunda. Resulta que muchos de los problemas de la superconductividad se explican mediante una teoría que describe la relación entre los campos electromagnéticos y el orden de largo alcance. Cuando la simetría en esta relación se rompe, el resultado es superconductividad.
Y no ocurre simplemente en los materiales de la Tierra. Este tipo de ruptura de simetría surge en otros lugares exóticos como los núcleos de las estrellas de quarks. La superconductividad es un fenómeno emergente y tiene poco que ver con el comportamiento de los átomos. Un químico se quedaría atónito.
Según Goldenfeld y Woese, la vida es como una superconductividad. Es un fenómeno emergente y necesitamos comprender las leyes fundamentales de la física que gobiernan su comportamiento. En consecuencia, solo una disciplina similar a la física puede revelar tales leyes y la biología, tal como se practica hoy en día, no entra en esta categoría.
Esa es una idea valiente y provocativa que puede no sorprender por completo a la última generación de biofísicos. Para los demás, debería ser un llamado a las armas.
Observaremos los resultados con interés.
Ref: arxiv.org/abs/1011.4125 : La vida es física: la evolución como fenómeno colectivo lejos del equilibrio