Los Virus, la Célula y el Origen de la Vida

1 Introducción

Indudablemente el origen de la vida ha sido y será un tema de amplia polémica. Por ignorancia o temor muchos recurren a explicaciones religiosas que están más allá de la comprensión y más cercanas a la imaginación; otros prefieren, simplemente, no ocuparse de este tipo de temas. Afortunadamente existe un pequeño grupo de personas que trata de encontrar respuestas acorde a las bases de un conocimiento corroborable y cierto (que no es cuestión de fe sino de hechos) llamado ciencia.

Estudiar la vida, desde el punto de vista científico, es también estudiar su origen, su desarrollo, su funcionamiento y estructura; pero para estudiar la vida, antes que nada hemos de saber qué rayos es la vida!!!

En las ciencias cuya base sea la Física (y su lenguaje las matemáticas) siempre se encuentra uno con problemas como el anterior, las definiciones fundamentales no están del todo claras. Por ejemplo, los físicos nos gastamos la lengua hablando de energía y no sabemos lo que es, sabemos que es un número que podemos calcular y nos sirve para resolver problemas.  De igual forma definir la vida es un problema más grande de lo que se podría esperar.

Se solía decir que un organismo vivo nacía, se alimentaba, se reproducía y moría. Pero en el caso de las bacterias esto no ocurre del todo, una célula madre se divide en dos hijas y no sabemos cuándo murió la madre, si es que murió. Hoy en día se afirma en muchos lugares, cuando menos en los sitios en los que se basa este artículo, que la célula es la unidad fundamental de la materia viva. Lo cual nos da una definición rebuscada de vida o más bien de lo que está vivo. No sabemos qué es vida pero si algo está vivo, entonces está formado por una o más células.

Por otra parte los virus, entes invisibles a nuestos ojos pero en muchos casos letales para los seres animados, no tienen mucho de haber sido descubiertos. Sólo ha sido en las últimas décadas, gracias a los logros de la física cuántica, que el trabajo de entendimiento acerca de su funcionamiento inició, siendo insuficiente hasta este momento. Las invenciones de las vacunas para la viruela y rabia fueron golpes de suerte similares al descubrimiento del hongo productor de la penicilina. Podemos afirmar que los hombres de ciencia que trabajaron en estos antídotos no sabían, en realidad, cuál era el enemigo al que pretendían enfrentar. Sin embargo ahora que creemos conocerlos mejor y a pesar de ello nuestra ciencia es insuficiente para detener sus procesos, en múltiples casos, mortales.

La importancia de los virus es que ponen en tela de juicio el significado de la vida. Pues bien podríamos afirmar que estas máquinas bioquímicas nacen, se reproducen y mueren y de igual manera podríamos negarlo. Únicamente al estudiar las teorías de nacimiento de la vida y el posible origen y funcionamiento de los virus podremos obtener un marco más amplio para obtener una respuesta.

En las siguientes secciones discutiremos como se entrecruzan los caminos del Origen de la Vida, la evolución de la Célula y de los Vírus para finalmente encontrar una respuesta a qué es la vida.

2 La Célula

De acuerdo a nuestros datos, la célula como máquina, tiene unos 3500 millones de años de refinamiento y evolución. Hoy en día la célula, como un todo, llega a unos niveles de complejidad increíbles, incluso existe toda una subciencia cuyo objetivo es estudiarla: la Citología.

La célula es una máquina que toma nutrientes de su exterior, excretando desechos y calor; en otras palabras absorbe y desecha ciertos tipos de energía, en grandes cantidades!!!. Las energías que absorve de su ambiente (luminosa, química, térmica, etc.) son utilizadas en mantener las condiciones que permitan realizar los procesos de sustento, regeneración y reproducción celulares.

Hay una extensa variedad de células pero, en general, todas comparten las siguientes características:

Membrana celular, que es la frontera que delimita a la célula. Protege o aisla a la célula de su ambiente, interviene en la absorción de alimento y excreción de desechos. La membrana celular es un doble muro formado por lípidos (moléculas de grasa) y proteínas (enormes moléculas de compuestos de carbono). Además que todos los organelos celulares están delimitados por membranas similares a la celular.

El núcleo celular es en gran medida el controlador y administrador químico de la célula. Además de resguardar el material genético celular.

Los ribosomas, lugar donde se lleva al cavo la fabricación de las proteínas indispensables para la célula y baúl del RNA. Se pueden ver como los lugares donde se fabrican las piezas que se utilizan para la construcción y regeneración de cada parte de la célula.

Las mitocondrias, las centrales energéticas de la célula. En éstas la célula, mediante procesos químicos, obtiene la energía necesaria para realizar todos los procesos que le permitan continuar funsionando (viviendo).

Para el caso de una célula aislada la palabra vida y funcionar podrían ser sinónimos debido a que, desde la perspectiva de la biofísica, la vida de una célula es llevar a cavo el siguiente ciclo:

1 Obtener la energía primaria de sus vecindades por medio de la membrana celular o algún otro organelo celular.
2 Transformar esa energía en las mitocondrias en formas de energía que la célula pueda utilizar.
3 Usar parte esa energía (por medio de la información del núcleo) para producir en los ribosomas los materiales que permitirán el sustento de la célula así como la perpetuación del proceso.
4 Llegado el momento, usar la energía excedente para la generación de una nueva máquina similar e independiente (reproducción).

Pdría parecer un ultraje comparar una célula con una máquina, sin embargo después de pensarlo un par de veces, se puede hacer un paralelismo con cualquier máquina. Pensemos en la comparación de una célula con un automovil. El automovil requiere energía química (gasolina) y eléctrica (batería o acumulador) de su exterior para funcionar. En el motor la energía química de la gasolina es transformada en energía mecánica, que es útil para el funcionamiento del automovil. Finalmente los desechos del funcionamiento (gasolina quemada y calor) son expulsados del auto por medio del escape. Las cosas que un automovil no puede hacer y una célula sí son:

  • Autoregenerarse por los daños que su propio funcionamiento genera o por los daños que otros agentes causen. Quizá en algún momento nuestra tecnología pueda cubrir esta brecha!
  • Reproducirse para generar una máquina igual o similar a la original. Lo cual acabaría con la industria automotriz!!!

De esta forma, podemos convencernos que la visión de una célula como una máquina no es descabellada. De hecho es bastante acertada.

El Origen de la Vida

Hoy en día se considera que la aparición de la vida en nuestro planeta se dio gracias a las condiciones de la Tierra arcáica. Gracias a los avances cietíficos se conoce la situación en que la Tierra recién formada se encontraba. Se han realizado experimentos, donde se simulan las condiciones de la neustro planeta en su estado primigenio, que arrojan como resultados la formación de compuestos orgánicos que son los bloques fundamentales de la vida.

A la serie de pasos que se tuvieron que dar para la formación de compuestos orgánicos y de ellos a la génesis de vida primitiva se le llama etapa prebiótica de evolución. Cuyos puntos esenciales se enuncian a continuación:

  1. En la atmósfera arcáica se da la formación de proteínas, monómeros y ácidos nucléicos. Por medio de las energías remanentes de la formación de la tierra (calor volcánico) y de las radiaciones solares, los procesos de generación de compuestos orgánicos se presentan con mayor frecuencia.
  2. Minerales y prebiopolímeros, con el auxilio de fuentes externas de energía, funcionan como catalizadores para la construcción de los antesesores de las proteínas (polimerización de monómeros en proteinoides) y de los ancestros de los genes (cadenas de polinucleótidos).
  3. Comienza a darse el encapsulamiento molecular, sistemas moleculares cubren a subsistemas moleculares que podrían ser coacervados o microesferas de proteinoides. Antesesores de todas las membranas celulares.
  4. Ocurre la interacción catalítica entre polinucleótidos y sistemas polipétidos. Con ello aparece el código genético y el paso a la evolución biológica y a la vida se ha dado. Este último punto no está del todo claro.

La teoría de la evolución prebiótica [3] es una tesis puramente biofísica bien fundamentada. Francamente es un tema súmamente complejo y especializado, además de multidiciplinario; que hasta donde pude comprender, dice los entes bioquímicos que finalmente terminaron siendo los padres de toda vida en el planeta fueron evolucionando en base a dos hechos:

  • sucesos aleatorios tales como las mutaciones (base de la evolución).
  • la optimización de la energía, esto es la mínima producción de entropía.

Estamos en el momento de condensar todo lo anterior. Para el caso de los virus en [1] pág. 251 se dice:

De acuerdo a [1] pág. 251:

“Los virus pudieron ser las primeras estructuras con ácidos nucléicos (genes) que pudieron dar paso a formas más complejas de vida. En la acutalidad esto no parece viable puesto que que las necesidades para el ciclo de vida de un virus no se pueden consevir antes de la existencia de la célula.”

Amplían diciendo que seguramente los virus son una rama evolutiva de ciertas células, que una vez estructurada y fundamentada la vida celular, se especializaron como parásitos y evolucionaron hasta la forma tan refinada que encontramos en la actualidad.

Pero de acuerdo con la teoría evolutiva ambos caminos son posibles. Me refiero a que los procesos que llevaron a la formación de la célula tuvieron una encrucijada en la cual entes similares a los virus tuvieron lugar (ver el paso 3 de la evolución prebiótica). Sin embargo como se argumenta anteriormente los virus, tal y como los conocemos, no pueden reproducirse sin la presencia del la célula indicada.

Pero qué nos hace pensar que los virus fueron tal y como hoy se nos presentan. Ciertamente la posibilidad de que un ramal de células que en un momento habitaron en el pasado hayan evolucionado como parásitos obteniendo la refinación que hoy los virus nos ilustran no es difícil de pensar. De hecho los virus y las células comparten tres grandes similitudes: la protección de una pared en un caso cápsida y en el otro membrana; posesión de ácidos nucleicos y finalmente la reproducción por medio de los mencionados ácidos nucleicos.

La gran diferencia que una célula y un virus (en tanto máquina) es que mientras la célula lleva a cabo procesos químicos para su sustento, el virus no los necesita y únicamente sale a la vida cuando se apropia de maquinaria celular.

Así que aunque quedan más claros los procesos y estructuras de las maquinarias celulares y virales, lo que es la vida, aunque sea desde una perspectiva funcional, es aún más difuso. En principio podría pensar que la vida son procesos termodinámicos abiertos irreversibles que se realizan con cierta periodicidad y que transforman energía de algún tipo en energía bioquímica y calor. Tal vez esto se acerque a lo que es una célula, pero un virus cumple esto dentro de determinado intervalo y cuando ya no restan huéspedes que infectar entran a no estar vivos sin estar propiamente muertos.