Posteado por: Juan | abril 13, 2010

El Origen de la Vida II: ¿Cómo empezó?

PAUL DAVIES

El problema de cómo una mezcla de productos químicos de forma espontánea puede transformarse en un organismo vivo simple sigue siendo uno de los retos pendientes de la ciencia. Diversas teorías de la “sopa primordial” han propuesto que la autoorganización química podría aportar el nivel requerido de complejidad. Pero todavía existen importantes obstáculos conceptuales, como la aparición del código genético, y el problema de “la gallina y el huevo”- ¿cuál existió primero: los ácidos nucleicos o las proteínas? Actualmente está de moda la llamada “teoría del mundo de ARN”, lo que pone el ARN en el rol del pollo y del huevo. Otras teorías suponen que la química de las proteínas y la vida de un cristal de arcilla vinieron antes de los ácidos nucleicos. Para ser completa, una teoría de la biogénesis tiene que explicar no sólo el surgimiento de la replicación molecular y la complejidad química, pero también del contenido informático fundamental y las capacidades de procesamiento de información de la célula viva.

Introducción

En el documento anterior examiné los acontecimientos recientes en el problema de cuándo y donde la vida comenzó. Argumenté que un entorno favorable fue el subsuelo profundo de la Tierra o Marte 4 mil millones de años atrás, con Marte un poco favorecido. Sin embargo, no dije casi nada de lo que realmente sucedió para dar existencia a la vida. Ahora voy a discutir el problema de cómo se originó la vida, que sigue siendo uno de los grandes pendientes desafíos para la ciencia. La dificultad central es fácil de entender.

¿Cómo pueden las fuerzas físicas no dirigidas producir un estado de una inmensa complejidad y especificidad como un organismo vivo? El organismo autónomo más simple contiene millones de moléculas grandes y especializadas. La célula viva consiste en una intrincada trama de sustancias químicas interdependientes, muchas de las cuales no se encuentran en ninguna parte excepto en los sistemas vivos.

Si queremos entender cómo la vida llegó a existir a partir de sustancias inertes no podemos apelar a la existencia previa de las moléculas que sólo son creadas por la vida. En el siglo XIX se suponía en general que la vida era una especie de “materia mágica”, llamada protoplasma a menudo, y que la formación de la vida se parecía a hornear un pastel – una cuestión de mezclar los ingredientes en las proporciones correctas y el orden correcto. Hoy sabemos que la célula se compone de sustancias perfectamente normales, los elementos esenciales siendo carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, fósforo y azufre.

La revolución en las ciencias biológicas, sobre todo en la biología molecular y en la genética, ha mostrado no sólo que la célula es mucho más compleja que hasta ahora se suponía, pero que el secreto de la célula se encuentra no tanto en sus ingredientes como en su extraordinaria capacidad de almacenar y procesar la información. En efecto, la célula es menos materia mágica, más supercomputadora. En el documento anterior mencioné el código genético como un ejemplo de la destreza computacional de la célula. La vida lleva a cabo hazañas asombrosas no por una forma especial de química, sino porque los organismos pueden aprovechar de los procesos químicos y subordinarlos a una agenda codificada en el ADN. Así, cualquier teoría acertada de la biogénesis tiene que tomar en cuenta no sólo las cosas de la vida – las múltiples moléculas vitales para su funcionamiento – sino también sus aspectos informativos.

La célula viva es tan compleja que está claro que no ha salido a la luz de una sola vez como resultado de una reacción química increíble y única. Debe haber habido una larga secuencia de procesos físicos que condujeron al microbio primordial. Hay tres aspectos distintos de la vida que debe ser explicados en el camino: la reproducción, el metabolismo y la estructura celular. Los organismos deben ser capaces de replicarse, es decir, pasar la información genética a una nueva generación. Pero sin metabolismo no serían capaces de hacer nada (incluyendo reproducir). Y porque la evolución darwiniana depende de una competencia entre los individuos, es difícil ver cómo la vida puede evolucionar sin células. Pero los investigadores aún no pueden ponerse de acuerdo ni sobre la secuencia de estas características más importantes. Algunos sostienen que las estructuras celulares fueron formadas primero, los demás que el camino hacia la vida comenzó con moléculas autoreplicantes, e incluso otros dicen que ciclos químicos complejos capaces de aprovechar de la energía precedieron a ambos.

Dado que el origen de la vida ocurrió hace mucho tiempo y que puede haber sido un evento único, quizá nunca sabremos a ciencia cierta lo que realmente ocurrió. Incluso si pudiéramos hacer algún tipo de vida en el laboratorio, a lo mejor no vamos a aprender mucho acerca de la secuencia histórica precisa. Aun así, todavía podría ser posible responder a la pregunta clave: ¿La vida es muy probable o muy poco probable, dadas las condiciones adecuadas? Jacques Monod ha subrayado que los sistemas físicos son moldeadas por dos factores – la oportunidad y la ley (o la «necesidad» como él la llamaba). El origen de la vida está en algún lugar de una línea entre el azar puro y el reglamento, pero ¿dónde exactamente?

Para aclarar este punto se podría comparar la formación de cristales de sal, de las nubes y de los copos de nieve. La estructura de los cristales de sal es más o menos completamente determinado por las leyes de la física (Específicamente sus simetrías geométricas). Dada una solución adecuada, la formación de una estructura cristalina específica está asegurada e inevitable. Por el contrario, la estructura de una nube es casi todo a merced del azar. Le resultaría muy difícil predecir la forma o incluso el momento de la formación de una nube específica a partir del conocimiento de los factores climáticos y las leyes de la mecánica de fluidos. En medio de estos extremos se encuentra el ejemplo del copo de nieve. Su simetría hexagonal general es una consecuencia de las leyes de la física, pero la estructura de filigrana específica es el resultado de la casualidad. Así ¿la biogénesis es como la cristalización – inevitable una vez que las sustancias y condiciones están presentes? ¿O es análoga al copo de nieve, donde las características centrales de la vida están escritas en las leyes de la física, pero algunas circunstancias fortuitas se necesitan para determinar lo que realmente ocurre? ¿O podría ser una casualidad estupenda, un resultado del puro azar, como barajar un mazo de cartas en orden numérico por pura suerte?

Las opiniones de los expertos son distintas. Sidney Fox argumentó que la vida se construye sobre las leyes básicas de la física y la química, de modo que su aparición es en cierto sentido pre-ordenada, y se asemeja a la cristalización. Por el contrario, Monod cree que las leyes de la naturaleza no son amigas de la vida y que la vida se formó por el ciego azar solo – un golpe de suerte químico, único en el universo. Christian de Duve considera que la vida es un “imperativo cósmico”, más o menos tienden a ocurrir en condiciones similares a la Tierra, aunque, como el copo de nieve, los detalles se dejan al azar. Durante el último par de décadas se ha producido un marcado cambio a favor del punto de vista que la vida es, hasta cierto punto, esperada y muy extendida en el universo, pero hasta donde yo sé no hay ninguna razón científica clara para este creencia, es más una cuestión de sentimiento y de moda. Un factor que complica estos argumentos es que “la vida” por lo general no se define.

Mientras yo no deseo definirla aquí, es útil distinguir entre las siguientes posibilidades:

1. La única vida posible es “la vida tal como la conocemos”, a base de ácidos nucleicos y proteínas, tal vez con códigos genéticos alternativos, pero con la misma bioquímica básica. Hay sólo un camino a la vida, desde un punto de partida.

2. La vida existe sólo en la forma básica que conocemos, pero hay muchas rutas a alcanzarla, de muchos puntos de partida diferentes. Es decir, la “vida” actúa más bien como un atractor en la teoría de sistemas dinámicos, o el punto final de la evolución química convergente, lo que la hace casi inevitable frente a una amplia gama de factores bióticos iniciales.

3. Hay muchas formas alternativas de “vida” basadas en muchos sistemas bioquímicos posibles, tal vez con otras moléculas y no ácidos nucleicos y proteínas, o incluso otros elementos y no el carbono. Las condiciones iniciales similares pueden dar lugar a diferentes formas de vida.

4. Hay muchas formas alternativas de “vida”, cada uno de los cuales requiere una ruta diferente, por eso a través del universo diferentes condiciones iniciales han dado lugar a diversas formas de vida.

La alternativa 1 es consistente con la idea que la vida en la Tierra sea un capricho del destino en un universo que no es especialmente amigable para la vida. La alternativa 2 implica que las leyes de la física y química ingeniosamente convierten por vía rápida la materia en vida, de modo que una forma muy específica de vida está escrita en las leyes de la naturaleza de una manera fundamental. Esta idea parece muy teleológica, hasta el punto de una conspiración, aunque es obviamente, lógicamente posible. La alternativa 3 implica que la vida no es muy extraordinaria o especial – casi como un estado adicional de la materia. La alternativa 4, amado de los escritores de la ciencia ficción, es la más especulativa. Requiere que la naturaleza sea inherentemente y fuertemente a favor de la vida, con la arquitectura necesaria que trasciende los aspectos específicos de la física y la química. Cabe mencionar que el tema de la vida artificial, en que los objetos reales son creados en computadoras y deben evolucionar de acuerdo a reglas matemáticas simples, también es producto de este supuesto que la vida es un fenómeno universal que depende casi únicamente de una estructura lógica, en gran medida independiente de la física y la química. En lo que sigue voy a limitar mis comentarios al 1 y 2 solamente, ya que es bastante difícil explicar la vida tal como la conocemos, sin especular sobre el origen de la vida que no sabemos.

Crédito: Anvancy / Flickr! (Creative Commons)

El problema del huevo y el pollo

Un obstáculo importante para entender cómo se originó la vida es a veces conocido como el problema de la gallina y el huevo. La vida se basa en un acuerdo entre dos clases de moléculas muy diferentes – los ácidos nucleicos y las proteínas. El ADN y el ARN contienen los datos genéticos, es decir, son moléculas de información, mientras que las proteínas actúan como enzimas para causar las reacciones necesarias, y también para proporcionar el material de construcción para la mayoría de las estructuras dentro de la célula. Así, el ácido nucleico hace el papel de “huevo”, mientras que las proteínas son análogas a la de “pollo”. (En forma más científica, los biólogos utilizan el término genotipo para referirse a las características heredadas de un organismo, y el fenotipo para referirse al organismo específico. Usando esta analogía, los ácidos nucleicos se identifican con el genotipo y proteínas con el fenotipo.) Dado que la vida tal como la conocemos es imposible sin ambas clases de moléculas, hay un problema obvio de cual fue primero, ¿el “pollo” o “huevo”? Sin ácidos nucleicos para codificar las instrucciones de fabricación las proteínas no se pueden formar, pero sin proteínas los ácidos nucleicos no pueden replicar. Cada uno necesita del otro. Sin embargo, ambos son formas de molécula muy elaboradas, específicas y delicadas. Es bastante difícil imaginar uno de ellos formándose por casualidad, pero suponer que ambos – ácidos nucleicos y proteínas – fueron felices accidentes químicos que ocurrieron al mismo tiempo es muy difícil.

Los intentos de resolver el problema del huevo y la gallina son por lo menos tres: primero el huevo, el pollo primero y ninguno primero. Los tres suponen que había una extendida fase de la evolución química prebiótica que ha conducida a la vida tal como la conocemos. Se supone que de vida sea el resultado de los sucesivos refinamientos evolutivos – una especie de alta tecnología, producta de muchos ajustes y adaptación. La vida seguramente comenzó a tientas con inicios de baja tecnología, cojeando con moléculas adaptadas crudamente, hasta que con el tiempo, más y mejoras fueron descubiertos e incorporados. Cuando la vida llegó a su forma actual, utilizando los ácidos nucleicos y proteínas, todas las huellas de su comienzo con la baja tecnología habían sido borradas, por lo que es difícil para nosotros descubrir cómo la vida ha alcanzado su actual disposición ingeniosa. Cairns-Smith ha utilizado la analogía de un arco de piedra, que es una estructura de auto apoyo. Parece ser un estado inexplicable de la materia, porque cada piedra depende de cada otra piedra para sostenerse. La explicación de esta aparentemente imposible la estructura se encuentra en la existencia de un “andamio” inicial que se emplea para apoyar las piedras durante la operación de construcción. Una vez que la última piedra se ha puesto en su lugar el andamio puede ser removido.

El problema en el caso de la vida consiste en identificar el andamio primitivo en lo que la forma de vida que conocemos hoy en día se armó. Dos enfoques distintos han sido utilizados en un intento de descubrir este “andamio”. Uno es examinar la bioquímica de los organismos existentes para encontrar las reliquias moleculares de una fase más primitiva de vida ancestral. Esto puede darnos pistas sobre las primeras etapas. El otro enfoque consiste en empezar desde abajo y tratar de sintetizar algunos de los más pequeños moléculas que la vida utiliza a partir de mezclas químicas. El objetivo final de estos experimentos sería crear algún tipo de vida desde cero en un tubo de ensayo. Por supuesto, incluso si esto tuviera éxito, aún dejaría abierta la cuestión de cómo se originó la vida en la naturaleza, sin equipos de químicos especializados y capacitados para el diseño de delicados procedimientos. Pero sin duda sería un buen comienzo. Desafortunadamente los bioquímicos son todavía muy lejos de ser capaces de producir de novo algo parecida a la vida.

Experimentos en la Biosíntesis

La mayoría de los experimentos de biosíntesis se han concentrado en tratar de hacer sólo las bases, los “ladrillos” de la vida, como los aminoácidos y nucleótidos, desde mezclas químicas sencillas. Este programa se inspira en la idea original de Darwin del “pequeño charco tibio”. En la década de 1920 Haldane y Oparin elaboraron la idea de que una mezcla rica de químicos podría haber formado en la Tierra primitiva, ya sea en un lago o en el océano, desde lo cual la vida finalmente salió de alguna, aún desconocida, reacción química. Esto se conoció como “la teoría de la sopa primordial” y ha tenido muchas variaciones. En lo que todos los investigadores están de acuerdo es la importancia crucial del agua en estado líquido, cualquiera sea el lugar.

En 1953, en un experimento pionero, Miller y Urey intentaron recrear una versión de la sopa primordial en el laboratorio. Sellaron una mezcla de metano, amoníaco, hidrógeno y agua en un frasco y pasaron una chispa eléctrica a través de la mezcla durante una semana. El experimento fue un intento de simular lo que los investigadores creían eran las condiciones que prevalecieron en la Tierra primitiva. Al final de la semana el frasco contenía muchos aminoácidos. Otros bioquímicos experimentaron con sus propias marcas de sopa primordial, con diversos grados de éxito. Durante un tiempo tras el experimento de Miller-Urey, surgió la idea de que “cocinando” la vida era sólo una cuestión de hacer más de lo mismo – el mantenimiento de las condiciones experimentales y la producción de moléculas bioquímicas cada vez más complejas. Los optimistas consideraban el experimento de Miller-Urey como el primer paso en un camino a la vida. Sin embargo este camino ahora parece desacertado. En primer lugar, la atmósfera de la Tierra primitiva casi seguramente no tenía la mezcla de gases que Miller y Urey han utilizado. La vida es rica en carbono e hidrógeno, pero relativamente pobre en oxígeno. El oxígeno, a pesar de su papel vital en la vida avanzada, es un veneno corrosivo para muchos organismos, especialmente para muchos de los archaea y las bacterias asociados con la vida antigua. El oxígeno libre no se acumulaba en la Tierra hasta hace unos dos mil millones de años, un producto de la fotosíntesis extendida.

Miller y Urey presentaron el hidrógeno directamente, a través del metano y el amoníaco. Esto formó lo que los químicos llaman “una atmósfera de reducción” (en comparación con una oxidante). Los geólogos, sin embargo, creen que la Tierra primitiva tenía una atmosfera neutra en lugar de una de reducción (abundante dióxido de carbono y nitrógeno, pero poco hidrógeno). Esta objeción es ciertamente un problema para la tradicional teoría de la “sopa primordial”. Sin embargo, si la vida comenzó en un ambiente volcánico, o bajo tierra, como sostuve anteriormente, las condiciones de reducción no son problemáticas. Incluso hoy en día la corteza de la Tierra en ciertos lugares geotérmicamente activos exude gases de reducción como el hidrógeno, el hidrógeno sulfúrico, el metano y el amoníaco.

El siguiente paso – unir los aminoácidos para formar largas cadenas (llamados péptidos), los precursores de las proteínas – es termodinámicamente difícil, al menos en un medio acuoso. La energía es necesaria para conducirlo. En organismos vivos la energía necesaria es proporcionada por las moléculas cuidadosamente fabricadas por las células. Pero en un entorno pre-biótica, estas moléculas útiles estarían ausentes. No hubo falta de fuentes de energía disponibles para conducir las reacciones químicas – por ejemplo, el sol y el calor volcánico – pero el problema es que la energía de calor, como la mayoría de las fuentes naturales de energía, es caótica (a diferencia de la precisión de una molécula especializada). Dado que una proteína es una molécula delicada y altamente específica, es poco probable que se forme si la energía es simplemente arrojada a una mezcla de aminoácidos. La dificultad puede ser comparada con la construcción de una casa. Si un proceso sencillo se puede utilizar para fabricarlos ladrillos, los ladrillos a continuación deben ser montados en una estructura elaborada y altamente específica. Calentando una colección de aminoácidos será como poner un cartucho de dinamita bajo una pila de ladrillos con la esperanza de que saliera una casa.

El problema en realidad es mucho peor que eso. Una pequeña proteína típica contiene aproximadamente cien aminoácidos, ensartados en un orden específico con las instrucciones del genoma. Si se cambia el orden, aunque sea ligeramente, la función de la proteína puede ser comprometido o se queda totalmente ineficaz. De los 10×30 formas en las que los 100 aminoácidos de 20 variedades se podría arreglar, sólo un pequeño subconjunto de combinaciones será biológicamente funcional. La situación es análoga al contenido de un libro. Si las palabras de una novela son mezcladas es muy probable que el resultado sea sin sentido. Sólo una pequeña fracción de todas las combinaciones de palabras posibles tiene sentido literario. Del mismo modo, sólo una mínima fracción de combinaciones de aminoácidos tiene un sentido biológico. Es evidente que las posibilidades de encontrar la combinación correcta de 100 aminoácidos por el intercambio molecular al azar son infinitesimales. Porque una célula viable requiere miles de proteínas diferentes, no es creíble suponen que fueron formadas por pura casualidad, aunque todo el volumen del universo observable se llenara con la sopa primordial. Además de todo esto, existe el problema de la quiralidad (chirality). Los aminoácidos (y muchas otras moléculas orgánicas) poseen una lateralidad definida, es decir se diferencian estructuralmente de sus imágenes en el espejo. Aunque los aminoácidos “zurdos” y de “mano-derecha” son químicamente favorecidas en forma igual, la vida en la Tierra sólo utiliza las formas zurdas. Una sopa de aminoácidos debe contener un número igual de formas zurdas y derechas; las probabilidades de que la sopa primordial contenga una considerable cantidad de una sola variedad por azar es infinitesimal. Aunque se conocen los mecanismos físicos que puede inducir a un exceso pequeño de quirales en un mezcla química, la forma en que esto podría traducirse en una forma de vida homoquiral no está claro. Por lo tanto debemos concluir que no sólo es poca probable termodinámicamente la asamblea de los aminoácidos en proteínas, también existe una probabilidad despreciable de proteínas viables derivadas de la adhesión química en una mezcla al azar. Los aminoácidos, dejados a reaccionar por su cuenta nunca formarán las cadenas de polipéptidos específicas que necesita la vida.

Esto hace que la teoría del “pollo primera” pareciera completamente inestable. Sin embargo, las proteínas son sólo la mitad de la historia. ¿Qué pasa con el “huevo” – los ácidos nucleicos? El mundo del ARN y otras teorías ¿Los ácidos nucleicos precedieron las proteínas y de alguna manera lograron sobrevivir sin ellos? En la década de los 80 esta teoría recibió un impulso con el descubrimiento que el ARN a veces puede actuar como una enzima débil, y catalizar algunas reacciones entre otras ramas de ARN. Esto ha dado lugar a la llamada “escenario del mundo de ARN” según el cual el ARN (siendo químicamente más potente que el ADN) inicialmente fue pollo y huevo – fenotipo y genotipo – fomentando reacciones vitales y al mismo tiempo el almacenamiento de información genética. El paso de ARN a la más familiar ADN, y por lo tanto a la vida tal como la conocemos, entonces habría sido relativamente sencillo. La teoría del mundo de ARN no está exenta de problemas, sin embargo. Tiene que ser explicado de dónde el ARN provenía en primer lugar. Los ácidos nucleicos son más difíciles de sintetizar que las proteínas. Ellos también son moléculas bastante delicados. En las células vivas, el ARN contiene normalmente miles de bloques de construcción (llamado nucleótidos). Es inconcebible que tales moléculas grandes se formaran de manera natural en una sopa primordial.

Todas las teorías de la biogénesis enfrentan retos adicionales para explicar cómo las soluciones químicas que se proponen podrían insertarse en las células con membranas con las propiedades químicas y físicas adecuadas, y para identificar la ubicación precisa. Oparin quedó impresionado por la forma en que una mezcla de aceite y agua puede formar un llamado “coacervado”, en qué el aceite se forma en pequeñas gotas de células, y estaba convencido de que la estructura celular había existido primero y la química orgánica compleja después dentro de este “tubo de ensayo natural”. Pero hay otras posibilidades también. Hay claras ventajas de trasladar la ubicación tradicional – una primordial sopa en la superficie de la Tierra – a un lugar profundo y caliente, por ejemplo cerca de una chimenea volcánica, o debajo del fondo del océano, donde el agua de mar se filtra a través del basalto poroso y levanta los gases y minerales disueltos por convección. Ya he mencionado las condiciones ideales que son normales allí. Pero hay otras ventajas químicas también. Los pequeños poros de la roca pueden servir como células rudimentarias, mientras que sus superficies actúan como potentes catalizadores promoviendo la síntesis de moléculas orgánicas complejas. Además, como se mencionó anteriormente, hay buena evidencia de que la vida primordial habitó en esta región del subsuelo, por lo que es un lugar obvio a tener en cuenta para la biogénesis.

Por último, hay un punto en general que vale la pena mencionar que a menudo se olvida. Porque la replicación es un proceso exponencial, si la vida iba a formarse en un depósito finito de adecuados materiales, rápidamente se agotarán los recursos disponibles y se detendría. La vida puede evolucionar más allá del primer paso sólo si hay un caudal de energía y material. La ventaja de una ubicación en el fondo marino (en la Tierra o Marte) es la existencia de un flujo continuo de convección líquida que se libera desde la zona más profunda. Puesto que la vida no puede penetrar más que unos pocos kilómetros en la corteza, por las temperaturas que se vuelven intolerable altas, no hay peligro de que el suministro de material se agota rápidamente por la invasión de los primeros organismos.

La mayoría de las teorías de la biogénesis se han concentrado en la química de la vida. Sin embargo, la vida es más que reacciones químicas complejas. La célula es también un sistema de almacenamiento, transformación y replicación de información. Tenemos que explicar el origen de esta información, y la forma en que la maquinaria de procesamiento de información llegó a existir. Es importante darse cuenta de que un gen es un conjunto de instrucciones codificadas para la fabricación de una proteína de acuerdo a una receta precisa. Las instrucciones genéticas no son “información” propiamente dicha, sino que representan una forma de información semántica, es decir, tienen que significar. Para que una instrucción genética sea exitosa, tiene que haber un entorno molecular capaz de interpretar el mensaje en el código genético. El problema de cómo la información significativa o semántica puede surgir espontáneamente de un conjunto de moléculas sin sentido y sin propósito plantea un desafío conceptual profundo.

Relacionado a este dificultad es el problema de cómo surgió el control digital de un proceso analógico. La célula utiliza la información digital para la comunicación entre los ácidos nucleicos y las proteínas. El flujo de información del ADN y el ARN a las proteínas a través de un canal de información es efectivamente la manera que utilizan los ingenieros de control digital para impulsar la fidelidad de los dispositivos electrónicos. Es bien sabido que la computación digital, radio digital, almacenamiento de datos digitales, cámaras digitales, televisión digital y así sucesivamente son mucho más eficientes que sus contrapartes analógicas. La vida es digital desde el principio del tiempo, mediante el uso de no binarios sino un sistema de codificación cuaternario para almacenar información. Así que el proceso central de la vida – ADN y el ARN dando instrucciones a las proteínas – se lleva a cabo no directamente, a través de enlaces químicos, sino a través de software digital.

Así que otra manera de ver el problema de la biogénesis es preguntar cómo el hardware molecular ha logrado escribir su propio software. ¿Cómo evolucionó este ingenioso sistema de comunicación codificada? ¿Y el origen de la información genética? ¿De dónde salieron los bits específicos de información almacenadas en el genoma de la primera célula viva? La información no puede haber venido de la nada. Hay un poderoso mecanismo para la generación de información en los sistemas físicos, en forma de la evolución darwiniana será por la variación y la selección. La información contenida en el genoma humano, por ejemplo, se ha acumulado por los procesos darwinianos durante miles de millones de años. Sin embargo, el darwinismo sólo aparece cuando la vida ya está en funcionamiento; no podemos apelar a la evolución darwiniana para explicar cómo comenzó la vida.

Algunos investigadores piensan que se trata de un caso de “darwinismo hasta el fondo.” Es decir, podemos definir la vida como cualquier sistema capaz de reproducción, variación y selección. Podría ser simplemente un conjunto de pequeñas moléculas que pueden formarse por casualidad en un entorno pre-biótica plausible. Es posible imaginar que una vez que tal colección de replicadores existe, el darwinismo molecular se ocupa de hacer el resto, la evolución de sistemas de replicación cada vez más complejos y sofisticados, hasta llegar a algo como el mundo de ARN. Por desgracia, la identidad de estos replicadores simples hipotéticos permanece desconocida, y la eficacia del darwinismo molecular no se ha mostrado. Una explicación plenamente satisfactoria del origen de la información biológica, probablemente tendrá que esperar a una mejor comprensión de la naturaleza y la dinámica de la información, y cómo se vincula con la materia. Así, una solución al problema de la biogénesis probablemente involucrará algunos avances significativos en la base conceptual de la ciencia física.

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