Vida

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La vida es el conjunto de características de los seres vivos , que manifiestan procesos biológicos como la homeostasis , el metabolismo , la reproducción y la evolución . [1]

La biología , o la ciencia que estudia la vida, ha llevado a su reconocimiento como una propiedad emergente de un sistema complejo que es el organismo vivo. La idea de que está sostenida por una " fuerza vital " ha sido objeto de debate filosófico, que ha visto a los defensores del mecanismo por un lado y del holismo por el otro oponerse a la existencia de un principio metafísico capaz de organizar y estructurar inanimados. importar. [2] La comunidad científica aún no está de acuerdo con una definición de vida universalmente aceptada, evitando por ejemplo calificar a los sistemas como virus o viroides como organismos vivos .

Sin embargo, los científicos coinciden en que todo ser vivo tiene su propio ciclo de vida durante el cual se reproduce , adaptándose al medio a través de un proceso de evolución, pero esto no implica vida porque cualquier característica que tengan los seres vivos se puede encontrar en otras situaciones. estar vivos, por ejemplo, algunos virus de software que tienen un ciclo de vida y reproductivo en su entorno informático pero que no están vivos, o algunos cristales que crecen y se reproducen, y muchos otros ejemplos. Se ha avanzado un conjunto más básico de características de la vida , como un sistema compuesto por moléculas homoquirales que se mantiene en homeostasis y es capaz de reacciones autocatalíticas ( James Tour ).

Las formas de vida que están o han estado presentes en la Tierra se clasifican en animales , cromistas , plantas , hongos , protistas , arqueas y bacterias. [1] [3]

Definición

Todavía existe un debate entre científicos y filósofos sobre la definición de lo que es la vida. Según el biólogo Ernst Mayr bastaría con identificar las características fundamentales de la vida desde un punto de vista material:

“Definir la naturaleza de la entidad llamada vida ha sido uno de los principales objetivos de la biología. La cuestión es que la vida sugiere algo así como una sustancia o fuerza, y durante siglos los filósofos y biólogos han intentado identificar esta sustancia o fuerza vital sin éxito. [...] En realidad, el término vida es puramente la cosificación del proceso vital. No existe como una realidad independiente. [4] "

( Ernst Mayr )

El biólogo Hans Driesch argumentó en cambio que la vida no podía entenderse con las herramientas de las ciencias mecánicas, como la física , que se ocupan exclusivamente de fenómenos no biológicos, por lo que la biología debería separarse de estas disciplinas: [5]

La vida no es una [...] conexión especial de eventos inorgánicos; la biología, por tanto, no es una aplicación de la química y la física. La vida es algo diferente y la biología es una ciencia independiente ".

( Hans Driesch , La ciencia y la filosofía del organismo , p. 105, traducción al inglés, Londres 1929 2 [6] )

El físico Erwin Schrödinger realizó un estudio en profundidad sobre esto. [7] En su disertación, Schrödinger señala por primera vez el contraste entre la tendencia de los sistemas microscópicos a comportarse de manera "desordenada" y la capacidad de los sistemas vivos para almacenar y transmitir grandes cantidades de información utilizando una pequeña cantidad de moléculas, como lo demuestra Gregor Mendel , que requiere necesariamente una estructura ordenada. En la naturaleza, se encuentra una disposición molecular ordenada en los cristales , pero estas formaciones siempre repiten la misma estructura y, por lo tanto, no son adecuadas para contener grandes cantidades de información. Por tanto, Schrödinger postuló que la única forma en que el gen puede conservar la información es una molécula de un "cristal aperiódico" que es una molécula grande con una estructura no repetitiva, por lo tanto capaz de suficiente estabilidad estructural y suficiente capacidad para contener información. Posteriormente esto iniciará el descubrimiento de la estructura del ADN por Franklin , Watson y Crick ; hoy sabemos que el ADN es precisamente ese cristal aperiódico teorizado por Schrödinger.

Siguiendo este razonamiento, Schrödinger llegó a una aparente paradoja: todos los fenómenos físicos siguen el segundo principio de la termodinámica , por lo tanto, todos los sistemas experimentan una distribución homogénea de energía, hacia el estado de energía más bajo, es decir, experimentan un aumento constante de entropía . Esto aparentemente no corresponde a los sistemas vivos, que siempre están en un estado de alta energía (de ahí un desequilibrio). El desequilibrio es estacionario, porque los sistemas vivos mantienen su orden interno hasta la muerte. Esto, según Schrödinger, significa que los sistemas vivos contrarrestan el aumento de la entropía interna alimentándose de la entropía negativa , es decir, aumentando la entropía del entorno externo a su favor. En otras palabras, los organismos vivos deben poder tomar energía del medio ambiente para compensar la energía que pierden y así mantener estacionario el desequilibrio. Esto es lo que se ha reconocido en biología en los fenómenos del metabolismo y la homeostasis .

Según Ernst Mayr , es una entidad viviente, por tanto con peculiaridades que la distinguen de las entidades no vivientes, el organismo viviente, sujeto a leyes naturales, las mismas que controlan el resto del mundo físico. Pero cada organismo vivo y sus partes también están controlados por una segunda fuente de causalidad, los programas genéticos. La ausencia o presencia de programas genéticos indica la marcada frontera entre el mundo inanimado y el viviente.

Combinando el concepto de desequilibrio con el de reproducción (es decir, de transmisión ordenada de información), tal como lo expresa Schrödinger, obtenemos lo que se puede definir como vivo:

  • un sistema termodinámico abierto, capaz de mantenerse autónomamente en un estado energético de desequilibrio estacionario y capaz de dirigir una serie de reacciones químicas hacia la síntesis de sí mismo. [8]

Esta definición es ampliamente aceptada en biología, aunque todavía existe un debate al respecto. [9] [10]

Según esta definición, un virus no sería un organismo vivo , porque puede reproducirse a sí mismo pero no puede hacerlo de forma autónoma, ya que debe depender del metabolismo de una célula huésped, así como las moléculas simples autorreplicantes no son seres vivos, como están sujetos a la entropía como todos los sistemas no vivos.

La investigación sobre los virus de ADN de núcleo grande-citoplasmático , y en particular los descubrimientos de mimivirus , por lo tanto la posibilidad de que constituyan un vínculo entre los virus, aquí definidos como no vivos, y los vivos más simples comúnmente aceptados, ha contribuido a extender el debate. y para difuminar la línea entre vivos y no vivos, y algunas hipótesis minoritarias, sugieren que los dominios Archaea, Bacteria y Eukarya pueden originarse a partir de tres cepas virales diferentes y los plásmidos pueden verse como formas de transición entre virus, ADN y cromosomas teléfonos móviles. [11]

Además de la definición de Schrödinger, varios estudiosos han propuesto varias características que juntas deberían considerarse sinónimos de vida: [12] [13]

  • Homeostasis : regulación del ambiente interno para mantenerlo constante incluso ante cambios en el ambiente externo.
  • Metabolismo : conversión de materiales químicos en energía a explotar, transformación de diferentes formas de energía y aprovechamiento de la energía para el funcionamiento del organismo o para la producción de sus componentes.
  • Crecimiento : mantener una tasa de anabolismo más alta que el catabolismo , usar energía y materiales para la biosíntesis y no solo acumular.
  • Interacción con el entorno : respuesta adecuada a estímulos externos.
  • Reproducción : la capacidad de producir nuevos seres similares a uno mismo.
  • Adaptación : aplicada a lo largo de las generaciones constituye la base de la evolución .

Estas características están, por su peculiaridad, en todo caso sujetas a críticas y parcialidad. No se puede considerar que un híbrido que no se reproduce no esté vivo, ni tampoco un organismo que ha perdido su capacidad con el tiempo. Asimismo, una situación hipotética que obliga a la dependencia de estructuras extrañas para mantener la homeostasis, un organismo estructuralmente incapaz de adaptarse más al entorno y otras deficiencias únicas, difícilmente puede, si se toma individualmente, excluir tener que ver con un ser vivo.

Organismos vivos

Icono de lupa mgx2.svg El mismo tema en detalle: organismo vivo .

La vida es característica de los organismos vivos. En general, la vida se considera una propiedad emergente de los seres vivos. Esto significa que es una característica que pertenece al sistema, pero que no poseen sus componentes individuales. Por tanto, un organismo vivo está vivo, mientras que sus partes individuales no están vivas. [14]

Condiciones necesarias para la vida

La existencia de la vida tal como la conocemos requiere condiciones ambientales particulares. Los primeros organismos que aparecieron en la Tierra se desarrollaron necesariamente en base a condiciones preexistentes, pero más tarde fueron a veces los propios organismos los que cambiaron el medio ambiente, para su propio beneficio o para otros organismos. [15] Este es el caso de la producción de oxígeno por las cianobacterias , que modificó profundamente la atmósfera terrestre provocando una extinción masiva (denominada catástrofe del oxígeno ) y posibilitando la colonización del medio terrestre. [16] Además, con el tiempo se han determinado interacciones cada vez más complejas entre diferentes organismos, haciendo posible que en la mayoría de los ambientes la vida de ciertas especies sea ​​posible gracias a la presencia de otros organismos que crean las condiciones necesarias [15] (a menudo se trata de microorganismos , como en el caso de las bacterias fijadoras de nitrógeno, que transforman el nitrógeno molecular presente en el aire en moléculas utilizables para las plantas [17] ).

Todo ser vivo puede sobrevivir dentro de ciertos límites relacionados con los factores físicos del entorno ( temperatura , humedad , radiación solar , etc.). Fuera de estos límites, la vida solo es posible por períodos cortos, si no completamente imposible. Estas condiciones, que son diferentes para cada especie, se denominan rangos de tolerancia. [18] Por ejemplo, una célula bacteriana a una temperatura demasiado alta sufrirá la desnaturalización de sus proteínas , mientras que a una temperatura demasiado baja sufrirá la congelación del agua que contiene. En ambos casos morirá. Las características químicas también son un factor limitante; El pH , las concentraciones extremas de oxidantes fuertes, los elementos químicos en concentraciones tóxicas, etc., constituyen a menudo un muro casi infranqueable para el desarrollo de la vida. El estudio de los organismos extremófilos ha contribuido enormemente a la identificación de las condiciones consideradas mínimas para el desarrollo de la vida, aunque es evidente que la definición de medio ambiente "extremo" es en todo caso relativa y diferente para cada organismo. [17]

Ciertas necesidades son comunes a todos los organismos vivos. Para que haya vida es necesario tener energía para mantener el desequilibrio energético del sistema (ver arriba). [19] La mayoría de los organismos autótrofos explotan la energía solar , a través de la cual realizan la fotosíntesis , obteniendo nutrientes de la materia inorgánica. Estos organismos, que incluyen plantas , algas y cianobacterias , se denominan fotoautótrofos . Otros autótrofos más raros explotan en cambio la energía derivada de los procesos químicos y se definen como quimioautótrofos . Las otras especies, llamadas heterótrofos , explotan la energía química de los compuestos orgánicos producidos por otros organismos, alimentándose del propio organismo, de una parte de él o de sus desechos.

También es necesario para que haya vida que haya disponibilidad de los principales componentes biológicos, es decir, carbono , hidrógeno , nitrógeno , oxígeno , fósforo y azufre , también llamados colectivamente CHNOPS . [19] Los organismos autótrofos los obtienen principalmente en forma inorgánica del medio ambiente, mientras que los heterótrofos explotan principalmente los compuestos orgánicos de los que se alimentan.

Finalmente, todas las formas de vida conocidas necesitan abundante agua , incluso si algunos organismos han desarrollado adaptaciones que les permiten conservar sus reservas líquidas durante mucho tiempo, para poder alejarse considerablemente de las fuentes de agua.

Estas condiciones son compartidas por casi todas las formas de vida conocidas, sin embargo no es posible excluir la existencia, en la tierra o en otros planetas, de organismos capaces de vivir en condiciones completamente diferentes. Por ejemplo, en 2010 se encontró una bacteria, Halomonas sp., En Mono Lake en California . , cepa GFAJ-1 , capaz de reemplazar el fósforo en sus propias moléculas por arsénico , [20] que por su similitud con el fósforo y su tendencia a reemplazarlo en moléculas biológicas, es tóxico para la mayoría de los organismos conocidos, excluyendo aquellos que lo utilizan como un oxidante en la respiración , [21] así como numerosos compuestos utilizados para este fin por diferentes organismos. Posteriormente este descubrimiento fue cuestionado, [22] [23] y se están realizando comprobaciones (2012) para determinar la posible excepcionalidad del descubrimiento. Los exobiólogos plantean la hipótesis de una vida basada en la química del silicio en lugar del carbono.

Origen de la vida

Icono de lupa mgx2.svg El mismo tema en detalle: Origen de la vida y Evolución de la vida .

Según los modelos actualmente aceptados, la vida en la tierra apareció gracias a las condiciones presentes hace entre 4.4 y 2.7 mil millones de años, que permitieron el desarrollo de macromoléculas como aminoácidos y ácidos nucleicos , como lo demostró el experimento de Miller. más tarde se originaron polímeros como péptidos y ribozimas . El paso de las macromoléculas a las protoceldas es el aspecto más controvertido de la cuestión, sobre el que se han adelantado diversas hipótesis, como la del mundo del ARN , la del mundo hierro - azufre y la teoría de las burbujas.

A partir de las protocélulas, los organismos han alcanzado la etapa actual en la que los conocemos a través de procesos, explicados por la teoría de la evolución , a lo largo de un proceso ramificado de evolución de la vida .

Vida extraterrestre

Icono de lupa mgx2.svg Mismo tema en detalle: Exbiología y extraterrestre .

Cualquier forma de vida que no sea propia del planeta Tierra se llama "extraterrestre". Este término puede referirse, de manera más amplia, a cualquier objeto fuera de la propia realidad terrena. Incluso hoy en día el hombre no conoce ningún ejemplo de ser vivo extraterrestre y el debate entre escépticos y partidarios de la probable existencia de formas de vida ajenas a las terrestres es muy acalorado.

En la cultura humanista

Icono de lupa mgx2.svg Mismo tema en detalle: Vida (filosofía) y Filosofía de la vida .

Antes de que la ciencia proporcionara explicaciones científicas sobre la vida, el hombre trató de dar respuestas sobre los fenómenos de los vivos a través de la mitología , la religión y la filosofía .

En la cultura literaria y filosófica , la existencia humana se ha asociado a las emociones , pasiones y en general a la historia de cada persona. Poetas, escritores, filósofos y pensadores han asociado a la vida diferentes significados y presentan una concepción personal de la vida humana. Algunas posiciones han dado lugar a corrientes reales de pensamiento, como el vitalismo , el pesimismo o el nihilismo .

Derecho y cuestiones éticas de la vida humana

Icono de lupa mgx2.svg El mismo tema en detalle: Derechos Humanos y la Declaración Universal de Derechos Humanos .

En las sociedades organizadas, la vida humana representa un valor que requiere atención en términos de derecho . Las cuestiones éticas determinan las opciones relativas a la defensa y salvaguardia de la vida, cuando ésta se ve desafiada por otro tipo de opciones, como la pena de muerte , el aborto o la eutanasia . Según cuidadosos análisis e investigaciones, la mayoría de las personas llevan una vida infeliz debido a causas emocionales, morales, sociales, personales y derivadas de las relaciones amorosas, de las cuales las personas pueden resaltar ideas suicidas o entrar en fases depresivas. A modo de ejemplo, puede resultar oportuno relatar las siguientes reflexiones que bien describen el estado de ánimo de Bovary, [24] abrumado por los devastadores sucesos pasionales, que de hecho la llevarán al suicidio: De qué dependía esa insuficiencia de la vida, esa decadencia instantánea de las cosas en las que se apoyaba? ... Cada sonrisa escondía un bostezo de aburrimiento, cada alegría una maldición, cada placer su disgusto ...

Vida sintética

A partir de la búsqueda de las propiedades objetivas que definen el concepto de vida, se ha desarrollado una rama de la biología denominada biología sintética que utiliza conocimientos de biología molecular , biología de sistemas , biología evolutiva y biotecnología con la idea de diseñar artificialmente sistemas biológicos en el laboratorio. .

Nota

  1. ^ A b (EN) NASA - Definición de trabajo de la vida: ¿Funciona? , en www.nasa.gov . Consultado el 1 de junio de 2018 .
  2. ^ Riccardo De Biase, El conocimiento de la vida: biología, analogía y conocimiento histórico , Giannini Editore, 2011, p. 97.
  3. ^ Sistema de clasificación de los cinco reinos , en www.ruf.rice.edu . Consultado el 1 de junio de 2018 .
  4. ^ Ernst Mayr, cap 6, ¿Cuál es el significado de "vida" La naturaleza de la vida , Carol E. Cleland, Universidad de Colorado, Cambridge University Press, 2010 DOI: [1] , Tapa dura ISBN 978-0-521-51775- 1 , tapa blanda ISBN 978-0-521-73202-4
  5. ^ H. Driesch, Philosophie des Organischen , Leipzig, Engelmann, 1909.
  6. ^ Edición original: Philosophie des Organischen , Engelmann, Leipzig 1909.
  7. ^ (ES) Erwin Schrödinger , ¿Qué es la vida? El aspecto físico de la célula viva , Cambridge, Cambridge University Press, 1944.
  8. ^ ¿Qué es la vida ?: la célula viva desde un punto de vista físico , en disf.org .
  9. ^ (EN) Defining Life: Astrobiology Magazine - ciencias de la tierra - distribución de la evolución Origen del universo de la vida - vida más allá , en astrobio.net.
  10. ^ ¿Qué es la vida? , en torinoscienza.it , ciencia de Turín (archivado desde la url original el 11 de mayo de 2015) .
  11. ^ (EN) Patrick Forterre, Tres células de ARN ribosómico para linajes y tres virus de ADN para replicar sus genomas: una hipótesis sobre el origen del dominio celular , en Proceedings of the National Academy of Sciences , vol. 106, n. 10, 2006, págs. 3669–3674, DOI : 10.1073 / pnas.0510333103 , PMID 16505372 . PMC 1450140
  12. ^ (ES) Cómo definir puntos de vida para reflexionar sobre preguntas completas sobre el examen final , en una.edu.
  13. ^ (EN) Chris P. McKay, ¿Qué es la vida y cómo la buscamos en otros mundos? , en PLoS Biology , vol. 2, no. 9, 14 de septiembre de 2004, pág. 302, DOI : 10.1371 / journal.pbio.0020302 , PMID 15367939 . PMC 516796
  14. ^ (EN) Definición de la vida, explicación de la emergencia , en nbi.dk, Centro de Filosofía de la Naturaleza y Estudios Científicos, Instituto Niels Bohr, 1997.
  15. ^ A b (EN) Comprender los mecanismos evolutivos y los límites ambientales de la vida en astrobiology.arc.nasa.gov, NASA (presentado por 'url original 26 de enero de 2011).
  16. ^ Roberto Argano y col. , Zoología general y sistemática , Zanichelli, ISBN 88-323-1803-2 .
  17. ^ a b Colin R. Townsend y col. , Lo esencial de la ecología , Zanichelli, ISBN 88-08-08923-1 .
  18. ^ (EN) Daniel D. Chiras, Ciencias ambientales: creación de un futuro sostenible, Jones & Bartlett Learning, 2009, ISBN 978-0-7637-5925-4 .
  19. ^ A b (EN) Requisitos esenciales para la vida , en cmapsnasacmex.ihmc.us, NASA.
  20. ^ (EN) Wolfe-Simon F, Blum JS, Kulp TR, Gordon GW, Hoeft SE, Pett-Ridge J, Stolz JF, Webb SM, Weber PK, Davies PC, Anbar AD, Oremland RS, una bacteria que puede crecer Uso de arsénico en lugar de fósforo , en Science , diciembre de 2010, DOI : 10.1126 / science.1197258 , PMID 21127214 .
  21. ^ (EN) Joanne M. Santini, Streimann Illo CA, Hoven Rachel N. vanden, macyae Bacillus sp. nov., una bacteria que respira arsenato aislada de una mina de oro australiana , en Int J Syst Evol Microbiol , vol. 54, n. 6, 2004, págs. 2241-2244, DOI : 10.1099 / ijs.0.63059-0 .
  22. ^ ¿ Vida en arsénico? Probablemente no , en Le Scienze , 29 de enero de 2012. Consultado el 8 de marzo de 2012 .
  23. ^ (EN) Reaves ML, Sinha S., Rabinowitz JD, Kruglyak L., Redfield RJ, Ausencia de ADN de arsenato en células GFAJ-1 cultivadas con arsenato , 31 de enero de 2012.
  24. G. Flaubert , Madame Bovary , BUR, 1992, pág. 258-259.

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