lunes, 19 de octubre de 2020

LA SENCILLA COMPLEJIDAD DE LA VIDA




La vida se desborda partir de los átomos de hidrógeno y oxígeno del agua.

Para comprender la naturaleza podemos intentarlo tal y como se nos presenta: compleja, intrincada, y llena de variantes, o bien podemos simplificarla buscando sus elementos comunes básicos, las piezas que la construyen. De esta forma dividiremos el problema en porciones que podamos abordar, y luego la volveremos a montar como un rompecabezas, pero comprendiendo la función e importancia de cada pieza, y con una imagen de cuál es su aspecto final.

Esta idea no es nueva, ya en la Grecia Clásica (de la cual nuestra cultura es continuadora) se ocuparon del problema, más desde un punto de vista racional o teórico pues no disponían, ni de las herramientas, ni de los conocimientos actuales. En el 400 a. de C. Demócrito y Leucipo establecieron que la materia estaba compuesta de partículas invisibles por su tamaño, indivisibles pues no podía haber nada más pequeño, y muy poco diferenciadas unas de otras, y las denominaron átomos. La naturaleza y toda su diversidad, tal y como la conocemos, sería la combinación de estas mínimas unidades. 

Hoy sabemos que el átomo esa formado por partículas elementales, que son el origen de todas las cualidades de la materia; de todas las partículas ahora solo nos interesan tres: protones, neutrones y electrones, la combinación de los tres forman la mínima porción de cualquier elemento, el átomo. En él siempre hay la misma cantidad de electrones que de protones, el número de estas parejas determinara  que sea un elemento químico u otro, así el átomo de hidrogeno solo tienen una pareja (un electrón y un protón), el helio dos, el litio tres,…. y el número de parejas de electrones y protones, dará las características del elemento. Así se crea la tabla periódica de los elementos con 91 diferentes, 118 con los creados artificialmente.

Lo pequeño es muy grande, la roca recuerda los cristales de calcita que la forman y a la vez al as montañas que ellas forman.



Pero la naturaleza es económica y tiende a usar los mínimos recursos, así solo cuatro: hierro, oxígeno, silicio y magnesio constituyen el 93% del peso del planeta. Y la vida se construye con solo 40 elementos químicos de la tabla periódica, de ellos nueve son esenciales y solo cuatro (carbono, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno) representan el 98% de la composición total.

Empezamos sumando partículas iguales para crear átomos de elementos diferentes, ahora combinamos átomos para crear moléculas. Así con dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno tenemos una molécula de agua, y sus características físicas y químicas hacen que tenga unas cualidades muy especiales para la vida en la Tierra, y no hay ninguna forma de vida conocida en nuestro planeta (y mira que hay formas de vida que hacen cosa raras y viven en condiciones “imposibles”) que no necesite agua en algún momento de su ciclo. 

Si a nuestra molécula de agua añadimos átomos de carbono, (por eso antes se les denominaba hidratos de carbono) ya nos adentramos en la química orgánica, el carbono permite enlaces dobles y triples por lo que aumenta la complejidad de la molécula con los mismos tres elementos; con 6 átomos de carbono (y 6 moléculas de agua) ya tenemos glucosa que producen las plantas verdes con la luz solar como fuente de energía. La glucosa da energía a las células (las plantas han transformado la energía luminosa en energía química) y se disuelve fácilmente en agua, si la convertimos en almidón servirá de reserva energética a las plantas. Y si juntamos muchas moléculas de glucosa (unas 3.000) con los enlaces adecuados tendremos celulosa, siguen siendo átomos de hidrógeno, oxígeno y carbono, pero ya con unas propiedades totalmente diferentes, pues la celulosa no se disuelve en agua y sirve como tejido de sostén a las plantas leñosas, de hecho es el compuesto orgánico más abundante del planeta.

Materia orgánica e inorgánica comparten elementos y moléculas, no es de extrañar que av eces se parezcan. Raíces tabulares de un ficus y margas erosiionadas


Ahora a nuestro trio de elementos químicos le añadimos un cuarto, nitrógeno, y obtenemos los aminoácidos; son unos 30, pero solo 20 son esenciales para la vida, los aminoácidos son los ladrillos con los que construimos las proteínas.  Y las proteínas ya son específicas de cada especie, de cada individuo y de cada parte de su cuerpo (en cada ser humano hay decenas de miles de proteínas diferentes). Dentro de las proteínas destacan los ácidos nucleicos (para eso necesitamos añadir otro elemento el fósforo) de entre ellos destacan por su papel, cuatro bases nitrogenadas dispuestas por parejas (adenina-tiamina, guanina-citosina) formando una cadena, el ARN. El ARN que es quien se encarga de construir las proteínas; pero necesita instrucciones de lo que tiene que hacer, entonces si duplicamos la cadena de parejas de bases nitrogenadas tenemos el ADN, que encontramos en el núcleo de cada una de nuestras células. El ADN son los planos y el ARN es el constructor del edificio de las proteínas, (la receta y el cocinero de la entrada anterior de este blog sobre los virus).

         Hasta ahora ha sido un proceso de ir sumando piezas. Ahora empieza algo de complejidad, todo el ADN no es igual, lo podemos dividir en partes y cada una tiene una función específica que es producir una proteína concreta, cada una de estas partes son los genes. Y el poseer un determinado gen no quiere decir nada, sino está activo es como si no estuviera, no se manifiesta; algunos de estos genes no se activarán durante la vida del individuo y aun así los podrán heredar sus descendientes. Una situación de estrés, la presencia de ciertas circunstancias, incluidas la ambientales, o de fuentes de energía, (radiación, rayos UV) podrán activar estos genes dormidos, para bien o para mal del individuo. 

    También hay genes que circulan desde los orígenes de la vida. ¿Y cómo lo sabemos?, bueno en el ADN va habiendo una serie de mutaciones de forma regular y constante, una especie de reloj molecular, y todo queda registrado en el ADN desde sus orígenes, lo que nos permite retroceder en el tiempo y saber al menos de dónde venimos. 

(continua)