Los hilos de la evolución

Complejidad, información, entropía y ritmo

Guillermo Agudelo Murguía

ÍNDICE

Prólogo

Capítulo I El contexto

Capítulo II La complejidad

Capítulo III Información y conocimiento

Capítulo IV Entropía

Capítulo V Las estructuras disipativas

Capítulo VI Sistemas

Capítulo VII Funcionamiento de los sistemas

Capítulo VIII Fractales

Capítulo IX El tiempo

Capítulo X Los principios primordiales

Capítulo XI El Universo y su evolución

Capítulo XII La evolución cosmológica

Capítulo XIII La termodinámica en la evolución cosmológica

Capítulo XIV Evolución química

Capítulo XV Sobre la vida; la muerte como motor de la evolución

Capítulo XVI Abiogénesis

Capítulo XVII La célula

Capítulo XVIII Evolución biológica

Capítulo XIX El ritmo de la evolución

Capítulo XX La evolución humana

Capítulo XXI La evolución de la sociedad

Capítulo XXII La evolución en el futuro

Apéndice A: Unas palabras sobre la física cuántica

Apéndice B: La hipótesis muónica de la vida

Abiogénesis: Entre la química y las radiaciones cósmicas

16.1. El origen de la vida

No fue el azar, sino las leyes de la naturaleza las que manejaron el origen de la vida. La casualidad no tiene oportunidad alguna.

- Manfred Eigen

16.1.1. ¿Cuándo se originó?

El inicio exacto de la vida es todavía un tema de investigación y debate entre científicos, ya que depende de la interpretación de evidencias indirectas y del descubrimiento de nuevos fósiles y análisis geoquímicos. Los últimos descubrimientos sugieren que la vida en la Tierra pudo haber surgido hace al menos 3,77 mil millones de años, aunque algunos estudios empujan esta fecha hasta hace unos 4,28 mil millones de años. Esto se basa en el análisis de microfósiles encontrados en rocas de cinturones de piedra verde, como los de Nuvvuagittuq en Quebec, Canadá, donde se han identificado estructuras que podrían haber sido formadas por bacterias. Otros hallazgos en Groenlandia también indican actividad biológica en rocas de una antigüedad similar.

Estos descubrimientos respaldan la idea de que la vida podría haber aparecido poco después de la formación de los océanos y de que la Tierra se estabilizara tras el bombardeo masivo de meteoritos, lo que indica un origen extremadamente temprano de la vida en el contexto de la evolución terrestre.

La evolución temprana de la vida fue un proceso complejo, marcado por el desarrollo de la capacidad de realizar la fotosíntesis, lo que eventualmente llevó a un aumento en los niveles de oxígeno en la atmósfera y permitió el desarrollo de formas de vida más complejas.

16.2. Introducción a la abiogénesis

16.2.1. Definición 

La abiogénesis es el proceso natural mediante el cual la vida se originó a partir de compuestos químicos simples no vivos, sin la intervención de organismos preexistentes. Este concepto se opone a la idea de biogénesis, que sostiene que la vida solo puede surgir de vida preexistente.

16.2.2. Relevancia del concepto de abiogénesis en el estudio del origen de la vida.

La abiogénesis es fundamental para explorar cómo el universo ha evolucionado hacia la complejidad que observamos hoy. Este fenómeno está íntimamente relacionado con conceptos clave como la complejidad, la entropía y la información. En la abiogénesis, sistemas químicos simples comenzaron a autoorganizarse y a manifestar propiedades emergentes (similares a las vistas en sistemas complejos), como la autorreplicación y el metabolismo.

La comprensión de la abiogénesis también conecta con la idea de que la información, un tema central en este trabajo, es una energía fundamental que permite la organización de la materia hacia estados cada vez más complejos, como ocurre en los sistemas vivos.

Esto no solo es crucial para entender la vida en la Tierra, sino también para expandir el concepto de evolución a un marco universal, explorando cómo las leyes de la naturaleza podrían permitir la vida en otros rincones del cosmos.

16.2.3. Postulados de la abiogénesis

1.- Las condiciones en la Tierra primitiva, como la presencia de agua, compuestos orgánicos simples, y fuentes de energía como rayos, radiación ultravioleta o calor geotérmico, permitieron la formación de moléculas orgánicas complejas.

2.-Antes de la vida, se cree que hubo una fase de evolución química donde moléculas simples como aminoácidos y nucleótidos se formaron y se unieron para crear polímeros más grandes, como proteínas y ácidos nucleicos, esenciales para la vida.

3.- Un paso crucial en la abiogénesis fue el desarrollo de moléculas que pudieran replicarse a sí mismas, como el ARN, que se considera un candidato probable para ser una de las primeras moléculas de la vida debido a su capacidad para almacenar información genética y catalizar reacciones químicas.

4.- Una vez que surgieron las primeras moléculas con potencial autoreplicantes, la evolución prebiótica podría haber llevado a la formación de protocélulas, estructuras vesiculares que podían aislar y concentrar componentes químicos, facilitando reacciones más complejas y eficientes.

16.3. Resumen histórico

En términos de abiogénesis moderna, fue Alexander Oparin en la década de 1920 quien propuso una teoría más cercana a la ciencia moderna. Oparin sugirió que la vida pudo haber surgido en los océanos primordiales a través de procesos químicos graduales. Independientemente, En su obra de 1924, "El origen de la vida", Oparin propuso que la atmósfera primitiva de la Tierra contenía gases como metano, amoníaco, hidrógeno y vapor de agua (atmósfera reductora. En esa atmósfera, los rayos UV del Sol y la energía de los relámpagos pudieron haber causado reacciones químicas que, a lo largo del tiempo, formaron moléculas orgánicas complejas. Estas moléculas se habrían acumulado en los océanos, formando lo que se llamó la "sopa primordial", de la cual eventualmente surgió la vida. J.B.S. Haldane también llegó a conclusiones similares, postulando que las primeras moléculas vivas surgieron de una "sopa primitiva". 

En los años de 1940,Teilhard de Chardin trató la abiogénesis sosteniendo que la materia viva procedía de la materia inorgánica, de megamoléculas químicas a microorganismos (protocélulas).¹ Sin embargo, fue intensamente criticado y descalificado por Gaylor Simpson,² uno de los fundadores de la teoría sintética o neodarwinismo.

Ignorando la teoría de Oparin, pues era partidario de la biogénesis, teoría que no da una explicación del origen de la vida, sólo afirma que la vida procede de vida preexistente.

En 1953, Stanley Miller, bajo la supervisión de Harold Clayton Urey, llevó a cabo un experimento que simulaba las condiciones de la Tierra primitiva según la teoría de Oparin y Haldane. Utilizaron una mezcla de gases que se creía que constituían la atmósfera primitiva de la Tierra (metano, amoníaco, hidrógeno y vapor de agua), los cuales fueron sometidos a descargas eléctricas para simular la energía proporcionada por los rayos.

En tan solo una semana, el experimento produjo aminoácidos, los bloques fundamentales de las proteínas y, por lo tanto, de la vida. Este fue un descubrimiento crucial porque demostró que era posible formar moléculas orgánicas esenciales bajo condiciones prebióticas.

Las limitaciones de la perspectiva clásica de Oparin y Haldane, centrada en la "sopa primordial" y el origen de la vida a través de reacciones químicas prebióticas, han sido evidentes a la luz de la física moderna y nuevas teorías sobre el origen de la vida. 

16.4. La corriente clásica

La idea de que la atmósfera primitiva de la Tierra era reductora  fue ampliamente aceptada en el siglo XX, especialmente después del experimento de Miller-Urey, que mostró que estas condiciones podrían generar aminoácidos y otros compuestos orgánicos, esenciales para la vida.

Sin embargo, investigaciones más recientes sugieren que esta visión podría ser demasiado simplificada. Hoy se cree que la atmósfera primitiva podría haber sido menos reductora y más neutra o incluso ligeramente oxidante, con una composición dominada por dióxido de carbono (CO₂), nitrógeno (N₂) y vapor de agua, similar a la atmósfera actual de Venus y Marte. Esta teoría sugiere que los gases como el metano y el amoníaco podrían haber estado presentes en cantidades menores, y que los entornos ricos en energía, como volcanes, o impactos de meteoritos, habrían sido claves para la síntesis de compuestos orgánicos.

Se siguen realizando experimentos similares a los de Miller-Urey, pero adaptados a las condiciones más revisadas de la atmósfera primitiva

Algunos estudios también exploran entornos específicos como fuentes hidrotermales en el fondo marino, que podrían haber proporcionado condiciones locales muy favorables para la formación de compuestos orgánicos, incluso en una atmósfera menos reductora. Los resultados han mostrado que, bajo estas condiciones, aún es posible sintetizar una amplia variedad de moléculas orgánicas, incluidos aminoácidos, nucleótidos y otras moléculas esenciales para la vida.

Según la revista Nature Reviews Microbiology, la vida pudo comenzar en respiraderos hidrotermales submarinos que arrojaban elementos clave para la vida, como carbono e hidrógeno.

Las fuentes hidrotermales se encuentran en las profundidades más oscuras de los fondos oceánicos, normalmente en placas continentales divergentes. Estos respiraderos liberan fluidos sobrecalentados por el núcleo de la Tierra a medida que ascienden por la corteza, antes de ser expulsados a las chimeneas. Durante su viaje por la corteza recoge gases y minerales disueltos, como carbono e hidrógeno.

Sus rincones rocosos podrían haber concentrado entonces estas moléculas y proporcionado catalizadores minerales para reacciones críticas. Incluso ahora, estos respiraderos, ricos en energía química y térmica, sustentan vibrantes ecosistemas.

La abiogénesis a través de los respiraderos hidrotermales se sigue investigando como causa plausible de la vida en la Tierra. En 2019, científicos del University College de Londres crearon proto-células (estructuras no vivas que ayudan a los científicos a comprender los orígenes de la vida) en condiciones ambientales alcalinas y calientes similares a las de las fuentes hidrotermales.

Estos nuevos experimentos están ampliando nuestra comprensión del origen de la vida y sugieren que este proceso podría haber sido viable incluso en condiciones menos favorables de lo que inicialmente se pensaba.

Aunque el debate continúa, las nuevas ideas incorporan una visión más dinámica de la atmósfera primitiva, en la que diferentes regiones y procesos geológicos pudieron haber creado microambientes donde las condiciones reductoras permitieran la formación de moléculas orgánicas necesarias para el origen de la vida.

16.5. Nuevas perspectiva computacionales: de la biología a la física de sistemas

16.5.1. Stephen Wolfram:

Wolfram, en su obra A New Kind of Science, aborda el origen de la vida desde una perspectiva computacional. Propone que la vida puede surgir de procesos simples y repetitivos que generan patrones complejos, utilizando el concepto de autómatas celulares y sistemas de reglas simples. Según Wolfram, el origen de la vida podría entenderse como el resultado emergente de estas reglas simples que, cuando se aplican repetidamente, generan estructuras y comportamientos complejos, como los que vemos en los sistemas biológicos.

En lugar de enfocarse en los procesos químicos tradicionales, su enfoque es más abstracto y matemático, sugiriendo que la complejidad de los seres vivos podría ser el resultado inevitable de las leyes fundamentales de la computación. Para Wolfram, la evolución de la vida sería parte de un proceso más amplio de computación natural, en el que los patrones simples dan lugar a estructuras y comportamientos complejos, incluidos los sistemas biológicos.

16.5.2. Addy Pross:

Pross, por otro lado, tiene un enfoque basado en la química y la termodinámica. En su libro What is Life? introduce el concepto de química de sistemas dinámicos y plantea la idea de que la vida surge como un proceso emergente en sistemas químicos alejados del equilibrio. Pross argumenta que los sistemas químicos pueden autocatalizarse y autoorganizarse, lo que los lleva a desarrollar propiedades similares a las de los organismos vivos.

Su enfoque está basado en la química adaptativa, que explica cómo la vida podría haber emergido en la Tierra primitiva a través de un proceso de selección química. Para Pross, la vida es un fenómeno inevitable en el contexto de la termodinámica de no equilibrio. Propone que el origen de la vida es un proceso continuo de autoorganización química, donde las reacciones que llevan a la vida no son solo posibles, sino preferidas en un contexto termodinámico, siempre que se mantenga un flujo de energía adecuado.

16.6 Una perspectiva cuántica de la abiogénesis

El agua es un componente fundamental en la vida tal como la conocemos, y su estructura molecular se puede generar en el laboratorio mediante la unión de dos átomos de hidrógeno (H) y uno de oxígeno (O). Sin embargo, esta simple reacción requiere energía electromagnética que oriente a los átomos para que interactúen y adquieran sus propiedades como molécula de agua común. . Ahora bien, ¿es posible que en el agua biológica, aquella que se encuentra en las células, exista un tipo especial de energía electromagnética, proveniente de los muones, que le otorgue características únicas, como facilitar la división celular?

Aunque esta idea es innovadora, existe evidencia de que tanto el agua biológica como los átomos muónicos podrían jugar un papel clave en la organización y el funcionamiento de las moléculas dentro de las células. Profundizando un poco en esta hipótesis.

16.6.1. ¿Qué son los átomos muónicos?

Los átomos muónicos son una variante de los átomos convencionales, donde uno de sus electrones es reemplazado por un muón, una partícula subatómica más pesada que el electrón. En este contexto, los átomos muónicos podrían estar presentes en el agua biológica y acentuar el flujo de información necesaria para la organización molecular de las células. Algunas consideraciones clave sobre esta idea incluyen:

1.-Estructura y Dinámica del Agua: La presencia de muones podrían formar la estructura del agua biológica, acrecentando las interacciones moleculares. Es decir, los átomos muónicos podrían influir en la manera en que las biomoléculas se ensamblan y reconocen entre sí.

2.-Energía y Estabilidad: Debido a su mayor masa, los muones podrían afectar la energía y la estabilidad de los enlaces moleculares dentro de las células.

3.-Facilitación de la división celular: Los átomos muónicos podrían haber sido un catalizador clave en la evolución de la división celular.

4.-Base de la Vida: La posibilidad de que los átomos muónicos catalizan la división celular sugiere que los fenómenos cuánticos y subatómicos podrían estar profundamente conectados con la biología desde sus inicios.

16.6.2. Objeciones a la hipótesis

Se puede objetar que los muones tienen una vida media notablemente corta, pero en el caso que nos ocupa, fueron capaces de estabilizarse por un periodo de tiempo prolongado, formando átomos complejos de agua y tal vez también de carbono. Por supuesto que detectarlos es muy difícil, ya que como cualquier partícula subatómica, el simple hecho de observarlas las disturba y en el caso de los muones causa su decaimiento.

Desde 2011 publicamos lo anterior como una suposición, pero hoy en día podemos decir que una posibilidad ya que: “Los átomos muónicos pueden formarse fácilmente deteniendo los muones negativos dentro de un material”.³

16.6.3. Desafíos y perspectivas futuras

Es importante considerar que los muones tienen una vida media muy corta, aproximadamente 2.2 microsegundos, lo que genera preguntas sobre su estabilidad en entornos biológicos. Sin embargo, en condiciones fuera del laboratorio, como la Tierra primitiva, los muones podrían haber interactuado constantemente con otras partículas o campos, extendiendo su estabilidad.

En apoyo a esta idea, en 2022 la Colaboración NNPDF encontró evidencia de que los quarks encanto, que pertenecen a la segunda generación de partículas, existen dentro del protón. Esto sugiere que las partículas de la segunda generación, como los muones, podrían exhibir comportamientos inusuales en contextos biológicos, como una mayor estabilidad. Esta posibilidad abre nuevas líneas de investigación.

16.6.4. Líneas de investigación

1.-Posibilidades experimentales futuras

Una forma de avanzar en la validación de esta hipótesis sería realizar experimentos inspirados en el clásico experimento de Miller-Urey, que simulaba las condiciones de la Tierra primitiva y logró generar compuestos orgánicos simples. En este caso, podríamos introducir una variante significativa: la irradiación del sistema con muones, dentro de un ambiente que emule las condiciones extremas de las chimeneas hidrotermales.

Las chimeneas hidrotermales en el fondo oceánico son ricas en energía térmica y química, lo que proporciona un entorno ideal para que moléculas simples se organicen y evolucionen hacia estructuras más complejas. Irradiar estas moléculas con muones en un laboratorio podría permitirnos explorar si estas partículas subatómicas tienen un efecto catalizador, acelerando o facilitando la formación de enlaces químicos entre compuestos prebióticos.

Al reproducir estas condiciones, podríamos observar si la interacción de los muones con el agua biológica y las moléculas prebióticas tiene un impacto significativo en la creación de aminoácidos, lípidos o incluso en la organización de estructuras que podrían servir como precursores de membranas celulares. Esto proporcionaría una oportunidad única para investigar si los muones jugaron un papel clave en la evolución temprana de la vida, más allá de lo que ha sido considerado hasta ahora en la química prebiótica convencional.

Este tipo de experimentos ofrecería datos empíricos sobre la estabilidad y las propiedades de los átomos muónicos en ambientes biológicos, así como sobre su influencia en las reacciones químicas fundamentales para el origen de la vida. Si se lograra detectar la presencia de átomos muónicos en estas condiciones y su impacto en la formación de moléculas orgánicas, sería un avance importante en la comprensión de cómo las partículas subatómicas pueden haber influido en los primeros pasos evolutivos de la vida en la Tierra.

16.6.5. Conclusión

La idea de que los átomos muónicos podrían haber jugado un papel crucial en la evolución temprana de la vida abre nuevas perspectivas en la intersección de la biología y la física cuántica. Aunque especulativa, esta hipótesis se basa en teorías actuales y observaciones que sugieren que las partículas subatómicas podrían tener roles más complejos en los sistemas biológicos de lo que se ha explorado hasta ahora.

Notas:

1. Teilhard de Chardin en El paso a la vida en El fenómeno humano.

2. Simpson G. Gaylord. The divine non Sequitur en Teilhard de Chardin. In Quest of the Perfection of Man. An International Symposium. Edited and Compiled by Geraldine O. Browning, Joseph L. Alioto, Seymour M. Farber.

3. Knecht A. Skawran y SM Vogiatzi. Study of Nuclear Properties with Muon Atoms. arXiv:2004.03314 nucl.ex. Abril, 2020.

La termodinámica en la evolución cosmológica

13.1. El enfriamiento del Universo 

El enfriamiento del Universo a medida que se expande. Es un proceso termodinámico. Este fenómeno se relaciona con los principios básicos de la termodinámica y la física estadística. Vamos a desglosarlo: 

13.1.1.-Expansión del Universo

Desde el Big Bang, el Universo ha estado en constante expansión. Esta expansión significa que la densidad de la materia y la radiación en el Universo ha disminuido con el tiempo.

A medida que el Universo se expande, la energía de la radiación (como la luz del fondo cósmico de microondas) se estira. Las longitudes de onda de esta radiación se alargan, lo que implica una disminución en su energía y, por tanto, en su temperatura. Esto es análogo a lo que sucede en la expansión adiabática de un gas, donde la expansión lleva a una reducción de la temperatura. 

13.1.2.-Ley de la Conservación de la Energía

En termodinámica, la primera ley (la ley de la conservación de la energía) sostiene que la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma. En el contexto del Universo en expansión, la energía total se conserva, pero se 'diluye' a medida que el espacio se expande. 

13.1.3.-Segunda Ley de la Termodinámica: 

Esta ley establece que, en un sistema aislado, la entropía (desorden) no disminuye. El Universo, considerado como un sistema aislado, tiende a un estado de mayor entropía. A medida que se expande y se enfría, la distribución de energía se vuelve más uniforme, lo que aumenta la entropía. 

La segunda ley también nos parece destructiva porque limita la duración de los sistemas. Sin embargo, es necesaria para recuperar toda la información que producen y conservan  los sistemas durante su tiempo de funcionamiento

En resumen, la expansión y el consiguiente enfriamiento del Universo son procesos que pueden entenderse y describirse utilizando los principios de la termodinámica. Estos procesos son fundamentales para nuestra comprensión de la cosmología y la física del Universo a gran escala. 

13.2.  La termodinámica en el inicio del Universo

El Big Bang es el comienzo del tiempo (duración) del Universo material. En las etapas iniciales de la expansión del universo (durante las épocas de Planck y de la gran unificación) prevalece el equilibrio termodinámico, pero a medida que se produce la expansión, la tasa de equilibrio disminuye con respecto a la tasa de expansión, estableciéndose condiciones de no-equilibrio. En este caso, la expansión cósmica produce una diferencia de temperatura entre dos componentes homogéneos del medio cósmico. Consideramos que el universo evolucionó a partir de un estado extremadamente caliente y de máxima densidad, como indica el modelo del Big Bang. Las leyes de la termodinámica desempeñan un papel fundamental en la evolución cosmológica: Generan el "entorno" necesario para que el universo compute obteniendo resultados cada vez más complejos. En concreto, la segunda ley está íntimamente relacionada con la información y no es, como se ha considerado, una ley puramente destructiva. Los humanos, como observadores, perdemos momentáneamente parte de la información de los sistemas, tanto mientras funcionan como cuando terminan su vida útil. Si lo analizamos desde la perspectiva de la teoría de la información cuántica, nos damos cuenta de que la información no se pierde, se almacena en el espacio en los campos correspondientes a su "densidad" y/o complejidad. La evolución de la materia está íntimamente relacionada con la complejidad en una relación directamente proporcional. Y al estar relacionada a la complejidad, lo está con la información. Un sistema contiene información en relación inversa a su temperatura. 

13.3. La temperatura a través de la evolución cosmológica

Las ligas (información) entre los principales componentes de los sistemas se hacen más fuertes cuando el sistema aumenta su complejidad. La temperatura también regula la aparición de los enlaces o fuerzas de unión (información) de los sistemas a distintas temperaturas. 

1.-La temperatura oscila entre 10³² y 10¹⁰ K. Esta es la temperatura durante los primeros diez segundos tras el Big Bang. A esta temperatura, el movimiento térmico de protones y neutrones es tan violento que ni siquiera la fuerza nuclear fuerte puede mantenerlos unidos. Los pares electrón/positrón aparecen y desaparecen espontáneamente y están en equilibrio térmico con la radiación. El umbral para producir pares electrón/positrón es de aproximadamente 6 x 10⁹ K.

2.-La temperatura oscila entre 10⁹ y 10⁷ K. Alrededor de 10⁹ K, los núcleos comienzan a fusionarse y se producen reacciones nucleares. Estas temperaturas se dan en estrellas y supernovas, donde los elementos más pesados se sintetizan a partir de H y He a temperaturas comprendidas entre 10⁶ y 10⁴ K. En este rango, los electrones se unen al núcleo para formar átomos, pero las fuerzas de unión entre los átomos no son lo suficientemente fuertes como para formar moléculas estables. La materia existe como electrones y núcleos libres, un estado de la materia llamado plasma. 

3.-La temperatura oscila entre 10⁴ y 10 K. Las reacciones químicas tienen lugar en este intervalo. Las energías químicas son del orden de 100 kJ/mol. La energía del enlace C - H es de unos 412 kJ/mol. A temperaturas  del orden de 10³ K, los enlaces químicos comienzan a romperse. Las fuerzas intermoleculares, como el enlace de hidrógeno, son del orden de 10 kJ/mol. 

13.4. las fuerzas vinculantes y la temperatura

Considerando que las fuerzas vinculantes son portadoras de información básica, podemos estipular: 

La cantidad de información en los enlaces entre los elementos de los sistemas es inversamente proporcional a la temperatura a la que se forman. 

Por lo tanto, el tipo de enlace determina la complejidad del sistema, ya que le proporciona información adicional para que surjan sus nuevas propiedades. Dado que al principio del universo la mayor parte de la información permanecía como simples bits, comenzó simultáneamente una evolución de la energía oscura que los contiene. De forma similar a la evolución de la materia, la energía oscura funciona como un gran ordenador al que entran los datos obtenidos de las salidas de los sistemas materiales. En esta etapa, los resultados del cálculo de la energía oscura son nuevas leyes de la física y la química, que rigen los sistemas materiales que surgen en cada paso de la evolución cósmica.

13.5. Conclusión

Por ahora, la evolución cosmológica sigue sujeta a las leyes de la termodinámica y a leyes derivadas del principio de complejidad-información, como la ley de potencia de Gutenberg-Richter que rige, entre otros fenómenos, los terremotos y las erupciones estelares. Por ejemplo: Aunque en el campo de la cosmología el Sol se considera una estrella más bien tranquila, ahora se sabe que en un pasado no muy lejano golpeó nuestro planeta con enormes erupciones. De vez en cuando, nuestra estrella local produce inmensas llamaradas de partículas y radiación que alcanzan la Tierra. Durante los últimos años, científicos de todo el mundo han estudiado estos fenómenos, así como la forma en que afectan a nuestro planeta, y se han centrado en un evento único, conocido como el Evento Carrington, la tormenta geomagnética solar de 1859. Durante el Evento Carrington, a finales de agosto, pudieron observarse auroras en latitudes insospechadas, hasta la misma Colombia. El pico de intensidad de la mayor erupción solar se produjo a principios de septiembre y provocó fallos en las redes de telégrafo en toda Europa y Norteamérica. El campo magnético de la Tierra se deformó completamente y permitió la entrada de partículas solares en nuestra atmósfera. Si este acontecimiento no fue más desastroso para nuestra civilización es porque aún estábamos en los preámbulos tecnológicos. Si ocurriera hoy, los satélites y las comunicaciones dejarían de funcionar, y los apagones se produciría a nivel planetario, sin interrupción durante semanas.

Los hilos de la evolución

 Complejidad, información, entropía y ritmo 

Guillermo Agudelo Murguía

Agradecimientos

En primer lugar, el agradecimiento a mi hijo Guillermo, cuya colaboración en todas las etapas del libro ha sido esencial. Sin su colaboración y su crítica constructiva, este libro no hubiera sido posible.

Quiero agradecer también a los expertos en varias disciplinas que, desinteresadamente, aportaron su conocimiento durante el viaje de 27 años del Instituto de Investigación sobre la Evolución Humana.

Prólogo

Este libro nació de una pregunta que la ciencia convencional suele esquivar: ¿por qué existe el universo tal como es, y no de otra manera? No como pregunta teológica ni como mera curiosidad filosófica, sino como pregunta física, sometida al rigor de la termodinámica, la informática cuántica y la biología evolutiva. La respuesta que construye, capítulo a capítulo, es tan simple en su enunciado como vasta en sus consecuencias: el universo es un sistema de procesamiento de información que evoluciona generando niveles crecientes de complejidad, desde los quarks hasta las civilizaciones, siguiendo un ritmo fractal que se repite a todas las escalas. La vida no es un accidente. El conocimiento no es un lujo. Son la dirección misma del cosmos.

Para llegar a esa conclusión, el libro construye primero su propio lenguaje. Los primeros ocho capítulos no son introducción: son el andamiaje conceptual sin el cual el resto no puede decir lo que dice. Complejidad, Información, Entropía, Sistemas y Tiempo no se usan aquí en su sentido coloquial. Se definen con precisión operativa y se relacionan entre sí de manera que permiten medir, comparar y predecir. El lector que acepta ese lenguaje descubrirá, al llegar a los capítulos sobre evolución cósmica, química y biológica, que no está leyendo metáforas sino proposiciones verificables.

El núcleo teórico del libro es el Principio de Complejidad-Información: la complejidad de un sistema es directamente proporcional a la información que recibe, almacena, procesa y transmite. Este principio no es una analogía. Es una proposición científica con valor independiente que unifica, en una sola formulación, la dinámica del Big Bang, la aparición de la vida, el surgimiento de la conciencia y la evolución de las sociedades. El libro la demuestra aplicada, sucesivamente, a galaxias, estrellas, moléculas orgánicas, células, organismos, especies y civilizaciones. En cada nivel, la misma dinámica: complejidad creciente impulsada por información, frenada y eventualmente revertida por la entropía.

Una de las aportaciones más originales del libro es su tratamiento de la vida no como fenómeno emergente de la química ordinaria, sino como un nuevo estado de la materia. El apéndice sobre la hipótesis muónica—desarrollada por los autores desde 2011 y aquí presentada por primera vez en su formulación técnica sistemática—propone que los enlaces críticos de los sistemas vivos contienen muones estabilizados por entrelazamiento cuántico colectivo. Esta hipótesis convierte la pregunta del origen de la vida en una pregunta de física de partículas, y la pregunta de qué es la muerte en una pregunta de física cuántica: el colapso del estado entrelazado muónico. Audaz, sí. Pero construida sobre bases sólidas: el precedente del neutrón libre versus el neutrón nuclear, la presencia confirmada de quarks de segunda generación en el protón, y la biología cuántica emergente de la fotosíntesis y la navegación magnética de las aves.

El libro no mira hacia otro lado ante la realidad de su tiempo. En sus páginas conviven la detección de moléculas orgánicas complejas a doce mil millones de años luz y la mención directa de la guerra en Ucrania, el ataque de Hamás y la destrucción de Gaza. Esta convivencia no es un descuido editorial: es una consecuencia de la tesis. Si la evolución tiene una dirección, si el conocimiento es la única forma de organización que escapa a la entropía, entonces los conflictos contemporáneos son exactamente lo que el libro predice: la fase de incertidumbre de un sistema complejo que ha llegado a su punto de inflexión. La humanidad produce conocimiento consciente o inconscientemente, con naturaleza viva o sin ella. Esa es, al mismo tiempo, la mayor advertencia y la mayor esperanza del libro.

El ritmo que da título al libro—los hilos de la evolución—no es una metáfora decorativa. Es el patrón matemático que el capítulo XVIII demuestra en el surgimiento de los grandes taxones: una aceleración que sigue la serie de Fibonacci, que tiende hacia una hipérbola, y que hace inevitable el punto de inflexión en el Homo erectus. El mismo patrón reaparece en la evolución de las sociedades humanas, donde Nottale y Grou han medido una aceleración logarítmica con fecha crítica entre 2050 y 2080. La fractalidad no es una analogía: es una ley que opera desde la escala subatómica hasta la escala cósmica, y este libro es quizás el primer intento sistemático de demostrarlo a través de todos los niveles de organización.

Una palabra final sobre el género de este libro. No es divulgación científica en el sentido convencional, porque no se limita a explicar lo que otros han descubierto. Es una propuesta teórica original que integra física de partículas, termodinámica, biología evolutiva, paleontología y filosofía de la mente en un marco coherente y falsificable. Que esté escrito para el lector culto no especializado no lo hace menos riguroso: lo hace más ambicioso. Las síntesis científicas siempre fueron, en su momento, libros que cualquier persona inteligente podía leer. Este pertenece a esa tradición.

El universo lleva 13,800 millones de años procesando información. Este libro es parte de ese proceso.

Sobre la vida

La vida no es simplemente una cadena de eventos biológicos; es la interacción de la información, la energía física y mental, y la materia. Tejida en el telar del Universo, es maravillosa y sorprendente en su infinita diversidad.

15.1 Introducción

Es indispensable un enfoque multidisciplinario para entender la vida en toda su complejidad.

Este enfoque estructurado permite abarcar la amplia gama de conceptos presentados en la primera parte, asegurando que el lector pueda apreciar la complejidad de la vida desde múltiples ángulos y entender cómo las últimas investigaciones están desafiando y expandiendo nuestras definiciones y comprensión de este fenómeno fundamental.

El objetivo del capítulo es explorar qué es la vida, su origen y su relación con las leyes universales.

Existe una gran cantidad de definiciones de vida. La definición más actual sobre qué es la vida es un tema complejo y en constante debate dentro de la comunidad científica, variando según las disciplinas y perspectivas.

Sin embargo, en nuestro contexto, el concepto de vida podría integrarse a las discusiones sobre la complejidad, la información y la entropía, considerando la vida como un fenómeno emergente de sistemas complejos que exhiben ciertas características distintivas, como la autoorganización, la capacidad de procesar información y adaptarse al medio ambiente, y una tendencia hacia aumentar la complejidad a lo largo del tiempo, a pesar del incremento general de entropía en el universo. Y algo muy importante, la tendencia, en cualquiera de sus formas (estructuras), a desarrollar el sistema nervioso más complejo.

15.2. ¿Qué es la vida?

Para la biología molecular, que se enfoca exclusivamente en investigar los “bloques de construcción” de la naturaleza, se perdieron de vista las diferencias características entre lo viviente y la materia inerte. Para la biología molecular no hay diferencia cualitativa entre una célula viva y una muerta. Justo antes y después de morir la célula contiene las mismas moléculas y estructuras.¹ Pero esto sólo es aparente ya que existe una enorme diferencia, la desaparición de los principales pegamentos o enlaces que caracterizan su estado de vida. Es decir, la gran diferencia es que el flujo de información se ha detenido. Lo que caracteriza la vida es el flujo continuo de la información que transmiten los enlaces.

La materia que constituye la vida tiene un sinfín de propiedades ausentes en la materia inorgánica, posee irritabilidad, capacidad de diversificación, adaptación al medio y sus cambios, posee un sistema nervioso (energía electromagnética) que tiende a incrementar su complejidad para cumplir con el principio complejidad-información y llegar producir un sistema nervioso complejo. Cada línea evolutiva de las ramas de la vida conduce indefectiblemente a la adquisición del sistema nervioso más complejo posible. Esto se puede corroborar en estudios científicos que nos muestran como muchas especies han llegado a la autoconciencia.

15.3 la vida y las leyes de la naturaleza

“Como resultado de las condiciones ‘improbables’, la vida es compatible con las leyes físicas, pero no se deduce de estas al no prever las condiciones iniciales” Este es el criterio que sostiene Monod en su obra “El azar y la necesidad” Según su visión, mantener la vida correspondería a una lucha constante de ‘diablillos de Maxwell enfrentándose con las leyes de la física para conservar las condiciones altamente improbables que permiten su existencia

Mientras subsistan estas dificultades, los procesos vitales quedan en cierto sentido ‘expulsados’ de la naturaleza y de las leyes físicas. En consecuencia se ve uno tentado a atribuir un carácter accidental a los organismos vivientes y a imaginar el origen de la vida como un acontecimiento altamente improbable , tal como la aparición espontánea del ADN

En consonancia con Ilya Prigogine, nuestro punto de vista es totalmente distinto al de Monod, en el sentido de que los procesos vitales lejos de funcionar al margen de la naturaleza, siguen las leyes de la física adaptadas a interacciones no lineales específicas y a condiciones que distan mucho del equilibrio. Estas características pueden permitir el flujo de materia, energía e información necesarias para construir y mantener el orden funcional y estructural. Es decir, para aumentar la complejidad.

Esta representación visualmente dinámica y compleja captura la multidisciplinariedad del estudio de la vida, mostrando una diversa amalgama de estructuras celulares, hebras de ADN e interacciones moleculares. Los colores y las representaciones abstractas subrayan el flujo de información y los procesos de autoorganización y adaptación dentro de los sistemas vivos, enmarcados en un contexto cósmico que enfatiza los principios universales que gobiernan la vida.

15.4. Definiciones de vida

15.4.1 En nuestro contexto

La vida puede definirse como un proceso evolutivo que resulta de la interacción de principios físicos, químicos y biológicos, guiado por la dinámica de sistemas complejos y las leyes de la termodinámica, particularmente a través de los conceptos de entropía y de estructuras disipativas. Esta perspectiva subraya la idea de que la vida surge y evoluciona dentro de la complejidad creciente del universo, manejando y procesando información de manera que reduce la entropía localmente, aunque contribuye al incremento de la entropía en el universo en su conjunto.

Además, dadas las discusiones sobre sistemas complejos, la información y la entropía presentes en el libro, podemos enfocarnos en cómo estos elementos interactúan en el contexto de la vida. Por ejemplo, la vida como un sistema complejo capaz de autoorganizarse, mantener y reproducirse, mientras procesa y genera información, y opera en un balance dinámico con su entorno para mantener un estado de baja entropía relativa. La vida, desde esta perspectiva, podría verse como un ejemplo primordial de cómo la complejidad y la información emergen y se mantienen en un universo regido por principios termodinámicos que favorecen el aumento de la entropía.

Este enfoque también permite abordar la evolución de la vida desde el origen de estructuras prebióticas simples hasta la diversidad de formas de vida complejas existentes, como un proceso continuo de aumento en la complejidad y la capacidad de procesamiento de información, enmarcado dentro de la dinámica evolutiva del universo y sus principios fundamentales de complejidad, información y entropía.

Podemos argumentar que, a partir de la célula, el “software” que responde a las leyes de la naturaleza adquiere una gran complejidad.

15.4.2 Según Sara Walker (física teórica experta en astrobiología y abiogénesis)²

1. La vida es la manera en que las estructuras de la información organizan la materia a través del espacio y el tiempo.
2. La vida es la física de la existencia: el mecanismo que el universo emplea para explorar el espacio de lo que es posible.

3.- Incluso el micoplasma más pequeño es inconmensurablemente más complejo que cualquier red de reacciones químicas que podamos diseñar en el laboratorio con la tecnología actual.

Se trata de un marco para entender el origen de la vida como una transición en la estructura causal y en la gestión y el control de la información, por la que ésta adquiere eficacia causal sobre la materia en la que se instala.

Aunque es notoriamente difícil identificar con precisión lo que hace que la vida sea tan distintiva y notable, existe un acuerdo general en que su aspecto informacional es una propiedad clave, y quizás la propiedad clave. La forma en que la información fluye a través de las células y las estructuras subcelulares y entre ellas no se parece a nada de lo observado en la naturaleza.

15.4.3 Según Michael Levin³

Los sistemas vivos son máquinas con agencia.⁴ Michael Levin sostiene que los sistemas vivos son máquinas agentes con memoria y preferencias, capaces de aprender de las experiencias y orientar su comportamiento hacia metas específicas. Su investigación, que integra bioelectricidad, biología evolutiva y ciencia cognitiva, redefine la vida subrayando su carácter de agente moralmente significativo. Levin añade que los sistemas biológicos no son meras máquinas, sino entidades complejas que operan con objetivos en múltiples niveles, desde redes moleculares hasta enjambres, cada uno con su propia agenda. Esta estructura multinivel no solo promueve la flexibilidad y robustez del sistema, sino que también limita la libertad y agencia de cada nivel inferior, dotándolos de un comportamiento orientado a metas.

15.4.4. Según Lee Cronin (experto en sistemas químicos complejos)

La vida son máquinas simples construyendo máquinas más complejas.

La barrera entre la vida y la no-vida es acumular suficientes recuerdos y conocimientos para luego actuar.

15.3.5 Según la NASA

La vida es el sistema químico autónomo capaz de realizar la evolución darwiniana.

La muerte como motor de la evolución

1. La paradoja de la muerte

A primera vista, la muerte parece ser el enemigo natural de la evolución. Si la vida busca persistir, organizarse y reproducirse, la desaparición de los organismos debería representar un fracaso del proceso. Sin embargo, cuando se observa la evolución desde una perspectiva de sistemas complejos y termodinámica, la muerte aparece no como una anomalía, sino como una condición estructural del cambio evolutivo.

La evolución no es simplemente la supervivencia de individuos, sino la transformación continua de sistemas de información a través del tiempo. Los organismos son configuraciones temporales de materia, energía e información. La muerte marca el final de una configuración particular, pero al hacerlo libera los componentes que permiten la emergencia de nuevas configuraciones. En ese sentido, la muerte no es el opuesto de la vida, sino el mecanismo que permite que la vida continúe evolucionando.

2. Entropía, información y sistemas vivos

Todo sistema físico está sujeto a la segunda ley de la termodinámica: la entropía tiende a aumentar. Los sistemas vivos no son una excepción; simplemente son sistemas abiertos que mantienen su organización exportando entropía al entorno. La vida es una forma de orden dinámico que solo puede existir mientras haya flujo de energía e intercambio con el medio.

Desde el punto de vista de la información, un organismo es una estructura altamente organizada que contiene y procesa información: en sus genes, en sus redes metabólicas y en sus sistemas de regulación. Con el paso del tiempo, esa estructura se degrada. El aumento de entropía se manifiesta como daño molecular, errores de replicación, fallas en los sistemas de reparación y, finalmente, pérdida de coherencia funcional. La muerte es el punto en el que la información organizada que define al organismo deja de poder sostenerse.

Pero esa degradación no es inútil. Al colapsar una estructura compleja, la información que contenía se dispersa en el entorno en forma de nutrientes, moléculas, energía y espacio ecológico. Esa dispersión crea las condiciones para que surjan nuevas estructuras, potencialmente más adaptadas o más complejas.

3. La muerte como liberación de grados de libertad

En términos de sistemas, la muerte puede entenderse como una liberación de grados de libertad. Un organismo vivo ocupa recursos, espacio y energía; impone restricciones al sistema ecológico en el que existe. Cuando muere, esas restricciones se disuelven.

A nivel celular, esto es evidente en la apoptosis o muerte celular programada. Las células que están dañadas, mal ubicadas o que ya no cumplen una función son eliminadas activamente por el organismo. Este proceso es indispensable para el desarrollo embrionario, la renovación de tejidos y la prevención del cáncer. La vida de un organismo depende de la muerte de muchas de sus propias células.

A nivel de poblaciones y ecosistemas ocurre algo análogo. La muerte de individuos permite que otros ocupen su lugar, que nuevas combinaciones genéticas se expresen y que los flujos de energía y materia se reorganicen. Sin esta liberación periódica, los sistemas biológicos se rigidizarían y perderían capacidad adaptativa.

4. Mortalidad y variación genética

La variación genética surge en cada nueva generación mediante mutaciones y recombinación. La muerte de los individuos viejos es lo que permite que los nuevos, con combinaciones distintas de información genética, entren en el sistema.

Si los organismos fueran biológicamente inmortales, la presión selectiva se debilitaría de manera drástica. Las poblaciones quedarían dominadas por las primeras configuraciones que tuvieron éxito, bloqueando la exploración de nuevas soluciones adaptativas. La evolución se estancaría.

Desde esta perspectiva, la mortalidad no es una imperfección del diseño biológico, sino el mecanismo que mantiene abierto el espacio de posibilidades evolutivas.

5. De las células a los ecosistemas

Este principio se repite en todos los niveles de organización. Las bacterias se dividen y mueren; los organismos multicelulares envejecen; las especies aparecen y se extinguen; los ecosistemas se transforman. Cada nivel depende de ciclos de nacimiento y muerte para mantener su dinamismo.

Incluso a escala planetaria, la muerte cumple una función creativa. Los restos de organismos forman suelos fértiles, los esqueletos construyen arrecifes, la descomposición alimenta nuevas cadenas tróficas. La biosfera entera es un sistema de reciclaje de información biológica a través de la muerte.

6. Conclusión

La muerte no es un accidente lamentable dentro del proceso evolutivo. Es una consecuencia directa de la termodinámica de sistemas complejos y una condición necesaria para la evolución biológica. Al destruir estructuras viejas, la entropía abre espacio para la emergencia de nuevas configuraciones de información.

La vida no avanza a pesar de la muerte, sino gracias a ella. Cada organismo es una fase transitoria en un flujo mucho más amplio de transformación. La muerte, lejos de ser el final de la evolución, es uno de sus motores más profundos.

“La muerte es la entropía al servicio de la complejidad: destruye una configuración para liberar la información que construirá la siguiente.”

Notas

1. Biophysics and the Life Process”, Wolfgang Lillge, 21st Century Science and Technology. Verano, 2001.

2. Sara Walker and Paul C. W. Davies.  The Algorithmic Origen of Life Journal of the Royal Society 2012 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3565706/pdf/rsif20120869.pdf

3. Michael Levin Machine Life Living things are remarkable, agential, morally-important machines. ResearchGate

El Dr. Michael Levin es profesor y director del Centro Tufts de Biología Regenerativa y del Desarrollo del Departamento de Biología de la Universidad Tufts de Medford, Massachusetts, EE UU. La investigación de Levin se centra en el modo en que las células animales se comunican entre sí durante el desarrollo embrionario y la regeneración de células y tejidos.

4. La noción de "máquinas con agencia" se refiere a sistemas o entidades capaces de realizar acciones o tomar decisiones de manera autónoma.

La evolución cosmológica

12.1. Definición de evolución cosmológica

La evolución cosmológica es la sucesión de cambios en la materia y la energía que componen el universo, a través del tiempo y que lleva a la materia a la formación de estructuras y leyes que la rigen, cada vez más complejas. 

Esta breve definición no incluye la vida, pero sí las interacciones de materia y energía con las estructuras mentales (leyes de la física). 

Desde un punto de vista de la ingeniería, la evolución cosmológica puede considerarse como la construcción de la infraestructura del universo, cimientos, plantas  de energía, yacimientos de materia prima, etc. 

12.2. El inicio del Universo

12.2.1. El Big Bang

Las hipótesis sobre el inicio del universo están encabezadas por la teoría del Big Bang, que postula un comienzo en el que toda la energía se concentró en un punto infinitesimal extremadamente caliente (llamado singularidad), que se expandió como espacio-tiempo dando lugar al universo, que se ha seguido expandiendo hasta nuestros días. La teoría del Big Bang se complementa con la teoría de la inflación, que profundiza en el concepto de expansión cosmológica. La inflación es un proceso que actualmente se considera parte integrante del modelo cosmológico estándar del Big Bang. La inflación propone un periodo de expansión exponencial del universo durante el primer momento de su existencia. La inflación parece resolver el problema de las condiciones especiales necesarias al principio del universo, y son esenciales para poder explicar la forma actual del universo que podemos observar hoy en día.

Las observaciones más recientes han demostrado que la distribución tanto de la materia como de la radiación en el espacio es prácticamente constante y homogénea en todo el universo. 

12.2.2. Otras teorías

Hay otros modelos que cuentan con seguidores entre los científicos de la corriente dominante. Algunos de ellos son: 

-La teoría del estado estacionario de Fred Hoyle, Thomas Gold y Hermann Bondi, que aunque ha sido rechazada, aún se discute. 

-El modelo pre-Big Bang, que es una remodelación de la inflación cósmica inspirada en la teoría de cuerdas. 

-Las teorías inspiradas en la gravedad cuántica.

-La teoría del universo pulsante, que sostiene que el universo colapsa sobre sí mismo y vuelve a iniciar otro Big Bang, por lo que no tiene ni principio ni fin.

-La teoría del universo ekpirótico, que ofrece alternativas a las de la inflación.

Todos estos modelos, aunque factibles, son, por el momento, modelos en estudio

12.2.3. Antes del Big Bang

La primera pregunta que surge es: Si el Big Bang comenzó en el tiempo de Planck (10^{- 43} s), ¿qué ocurrió entre el tiempo de Planck y el tiempo cero? Y si el universo tuvo un comienzo, ¿qué lo produjo? Una respuesta sincera sería "no lo sabemos". Sin embargo, para apoyarnos en alguna teoría que nos permita ser congruentes con el patrón que intentamos obtener, adoptaremos la respuesta dada por Ilya Prigogine, quien argumenta que el Big Bang es un proceso irreversible: Sugiere que se habría producido una transición de fase irreversible desde un pre-universo que denominamos vacío cuántico. Esta irreversibilidad sería el resultado de una inestabilidad en el pre-universo inducida por las interacciones de la gravitación y la materia. Según él, está en el límite del conocimiento positivo, incluso peligrosamente cerca de la ciencia ficción. No obstante, sostiene que los procesos irreversibles asociados a procesos dinámicos han desempeñado probablemente un papel decisivo en el nacimiento de nuestro universo. De acuerdo con Prigogine, el tiempo es eterno. Nosotros tenemos una edad, nuestra civilización tiene una edad, nuestro universo tiene una edad, pero el propio tiempo no tiene ni principio ni fin. Esto acerca dos de los puntos de vista tradicionales de la cosmología: la teoría del estado estacionario introducida por Hermann Bondi, Thomas Gold y Fred Hoyle, que puede aplicarse con mayor precisión al medio inestable que generó nuestro universo, y el enfoque estándar del Big Bang. Otros científicos, como Gabriele Veneziano, padre de la teoría de cuerdas, también sostienen que el Big Bang no fue el origen del universo, sino simplemente el producto de un estado preexistente, un metauniverso: "Nuestro espacio y nuestro tiempo surgieron de un estado anterior, descrito por la teoría cuántica de la gravedad". 

12.3.La función del Universo según la teoría de la información cuántica

Bajo esta teoría, el inicio del Universo (el Big Bang) podría conceptualizarse como el inicio de un complejo proceso de cómputo cuántico. La evolución del Universo, desde este punto de vista, sería el resultado de la evolución de estos cálculos a una escala cósmica.

Si el Universo funciona como una computadora cuántica, entonces el fenómeno del entrelazamiento cuántico podría ser fundamental en su estructura y evolución, conectando partes distantes del cosmos de maneras no evidentes a nivel macroscópico.

La idea del Universo como una computadora cuántica propone una visión del cosmos donde la información y su procesamiento cuántico son fundamentales para entender su origen, estructura y evolución. Combina conceptos de física, informática y filosofía, para ofrecer una perspectiva única sobre la naturaleza del Universo.

De acuerdo con esta teoría, en cuanto nació el universo, empezó a computar. Pero ¿qué computa el universo? El universo se computa a sí mismo. El universo computa su propio comportamiento, pero lo más importante es que el resultado de su computación es siempre información más compleja. Con el tiempo, a medida que procesaba más información, el universo fue tejiendo patrones más complejos e intrincados, como galaxias, estrellas y planetas. Al mismo tiempo, la evolución cosmológica abarca la evolución química, la aparición de elementos de la tabla periódica por procesos estelares.  Por tanto, es necesario disponer de un "software" para que el universo se calcule a sí mismo. En este caso, el software podría iterar los resultados de cada proceso para que surjan las leyes. Podemos considerar las constantes físicas como las condiciones iniciales: “Sin constantes invariables de la Naturaleza y principios fijos de la ciencia, no se puede avanzar objetivamente en la comprensión. Todo esto equivale a decir que 2 + 2 = 4 en todo el Universo o que los átomos de hidrógeno están construidos de forma idéntica en todas partes; si estos principios centrales no son ciertos, no sigas leyendo".¹

Aunque esta teoría es muy prometedora y se apoya en principios científicos sólidos, aún se encuentra en el ámbito de la investigación teórica. No todas sus implicaciones han sido confirmadas experimentalmente.

Aparte de otras objeciones más sutiles, el modelo tendría que demostrar la función computacional de lo que constituye la mayor parte de la energía del universo, conocida como como la energía oscura. 

12.4. Las fases de la evolución cosmológica

 Presentamos una síntesis de la evolución cosmológica, considerando que en cada etapa de la evolución de la materia surgen las leyes correspondientes. La materia contiene lo que puede considerarse como el "software" de estos microordenadores, mientras que los datos o "entradas" los hacen funcionar. 

Una visión resumida de los acontecimientos clave desde el principio del universo hasta la actualidad, en términos de la curva de funcionamiento expuestos en el capítulo 6.

Estos valores son aproximados y pueden variar según las características específicas de la estrella y las dinámicas de su evolución. La física estelar continúa desarrollándose, y los modelos pueden ajustarse con más observaciones y una mejor comprensión de los procesos estelares.

12.4.1-Fase de gestación

Del tiempo de Planck (10-43s) hasta la formación de átomos a los 380 mil años. En esta fase la inflación cósmica, que prácticamente sucedió en el instante mismo del nacimiento del Universo (a los 10-35 s), crea un espacio uniforme lleno de nubes de quarks y otras partículas.  “Cuando el universo apenas tenía un microsegundo de edad, las partículas que daban forma al espacio-tiempo constituían un líquido extremadamente denso y caliente. El plasma de quarks y gluones se formó inmediatamente después de la inflación cósmica. Su perfecta naturaleza líquida fue decisiva para que el universo evolucionara como lo hizo.²

Un segundo después de estallar el Big Bang, una emisión de neutrinos interactuó con todas las partículas que había a su alrededor y moldeó la estructura misma del cosmos, al menos cuando éste se encontraba tan caliente que era una suerte de plasma. Este episodio duró muy poco y el breve contacto entre los neutrinos y la materia no volvería a repetirse, pero dejó una huella indeleble en la distribución de la última a lo largo del universo.”...³

 A partir de quarks se forman protones y neutrones. A partir de protones y neutrones se forman los núcleos de los átomos.

Aproximadamente a los 380,000 años después del Big Bang, los primeros núcleos atómicos comenzaron a formarse en el universo. En ese momento, la temperatura se había enfriado lo suficiente como para que los electrones errantes, que vagaban libremente por el espacio-tiempo, se unieran a los núcleos, dando lugar al nacimiento de los primeros átomos.

12.4.2.-Fase de crecimiento.

La emisión del fondo cósmico de microondas  ocurrió cuando se formó el hidrógeno neutro.y consideramos que es el punto de inflexión cuando inicia la fase de crecimiento.

Nos vamos a aventurar a describir brevemente esta fase, ya que la cosmología es una ciencia que está avanzando de manera impresionante con la integración de la tecnología, de modo que las fechas que damos son provisionales.

La inestabilidad gravitacional, llevó a la atracción de gases formando áreas más densas. Esto dio lugar a la formación jerárquica de supercúmulos, agrupaciones galácticas, cúmulos estelares y, estrellas.

Las primeras estrellas, conocidas como estrellas de Población III,⁴ se formaron aproximadamente entre 100 millones y 200 millones de años después del Big Bang. Estas estrellas eran probablemente  muy masivas, luminosas y de vida corta, compuestas casi enteramente de hidrógeno y helio, los elementos primordiales creados en los momentos iniciales del universo. La formación de estas primeras estrellas marcó el final de la época conocida como la Edad Oscura del universo, dando inicio a la reionización⁵ y la introducción de elementos más pesados en el medio intergaláctico, ya que finalizaron su vida como supernovas y dieron lugar a la emergencia de las poblaciones de estrellas I y II.⁶

Las primeras galaxias comenzaron a formarse aproximadamente entre 100 millones y mil millones de años después del Big Bang. En ese momento, el universo era una sopa caliente y densa de partículas subatómicas y energía. Las galaxias no se formaron directamente a partir de cúmulos de estrellas y gas, sino a partir del colapso gravitacional de densas nubes de gas primordial en el Universo temprano, que luego evolucionaron a través de procesos complejos de formación estelar, enriquecimiento de metales y fusiones. Las estrellas y el gas dentro de las galaxias interactúan de manera dinámica, y las galaxias mismas continúan evolucionando a lo largo del tiempo cósmico. Estas primeras galaxias eran pequeñas y principalmente compuestas de hidrógeno y helio, que se fueron fusionando y colisionando, formando galaxias más grandes y más complejas como la Vía Láctea.

12.4.3.- Fase de incertidumbre

Podemos situar el inició de esta fase de la evolución cosmológica en el punto de inflexión cuando el universo acelera su expansión, más o menos a los 9 mil millones de años después del Big Bang.

La formación de estrellas es un proceso continuo en las galaxias, y nuevas estrellas emergen constantemente en regiones como viveros estelares y cúmulos, pero en esta etapa la entropía, que se había mantenido en un nivel relativamente bajo, se manifiesta al producirse estrelles de la segunda generación que terminarán su vida al consumir su energía. Dependiendo de su masa, básicamente estas estrellas terminan como enanas blancas, estrellas de neutrones o agujeros negros. La mayoría de las galaxias elípticas que son de las más antiguas ya no producen estrellas. La otra característica de esta fase es el surgimiento de sistemas planetarios que se originan en los discos protoplanetarios que rodean las estrellas jóvenes. Estos discos están compuestos de gas y polvo. Las partículas en el disco comienzan a agruparse debido a la gravedad, formando planetesimales. Estos son los bloques de construcción de planetas, Los planetesimales colisionan y se fusionan para formar protoplanetas. Estos protoplanetas continúan acumulando material y limpiando sus órbitas. Finalmente, los protoplanetas se convierten en planetas maduros. Algunos pueden ser rocosos como la Tierra, mientras que otros son gigantes gaseosos como Júpiter. La formación de sistemas planetarios es un proceso gradual y puede llevar millones de años.

Esta fase terminará cuando las galaxias consuman sus gases moleculares y ya no produzcan estrellas. Este sería el punto de culminación dando lugar a:

12.4.4.- La fase entrópica

La teoría más aceptada para el final del Universo establece que en el marco de la Segunda Ley de la Termodinámica, cuando en el Universo ya no nazcan nuevas estrellas y las existentes agoten su combustible nuclear, la energía disponible en forma de luz y calor irá disminuyendo gradualmente. Este proceso conducirá a lo que se conoce como la "muerte térmica" del universo, un estado de entropía máxima donde la energía disponible para realizar trabajo útil es mínima y la temperatura del universo se aproxima a un valor uniforme cercano al cero absoluto, marcando un estado de equilibrio termodinámico.

En este contexto, la entropía, como medida del desorden o de la cantidad de información necesaria para describir el estado de un sistema, juega un papel central. La Segunda Ley de la Termodinámica establece que, en un sistema aislado, como puede considerarse al Universo, la entropía nunca disminuye. Esto significa que, con el tiempo, los sistemas tienden hacia el desorden o el estado de máxima probabilidad, donde la energía está distribuida de manera uniforme y no puede ser aprovechada para realizar trabajo. Este aumento progresivo de la entropía se relaciona directamente con el agotamiento de las estrellas y la reducción de las fuentes de energía disponibles.

Este proceso de agotamiento de la energía estelar y el aumento de la entropía se inscribe dentro de un marco teórico más amplio que incluye conceptos de física, termodinámica y cosmología, y tiene implicaciones profundas para el destino final del universo, frío oscuro y vacío.

Existen varias teorías, pero mencionaremos solamente una :

12.4.5. El gran desgarramiento

Esta teoría sugiere que, si la tasa de expansión acelerada del universo aumenta sin límite debido a la energía oscura, podría llegar un momento en el que la expansión sea tan rápida que supere las fuerzas gravitacionales, electromagnéticas y nucleares, desgarrando galaxias, estrellas, planetas e incluso el tejido mismo del espacio-tiempo.

Sin embargo ¿De dónde procederá la energía necesaria para acelerar la expansión del Universo a esos rangos?

12.5. Siempre investigando al Universo

Los cosmólogos que investigan los agujeros negros, su aparición y evolución, han detectado las ondas gravitatorias que se producen por sus colisiones. Han creado un mapa del universo que revela que la Vía Láctea forma parte de una estructura mayor llamada Laniakea, que es un cúmulo de galaxias. 

Una investigación interesante es la de localizar planetas rocosos. A la fecha se han detectado unos 5,600 exoplanetas y uno de los últimos detectados llamado Gliese 12 b, tiene un gran parecido a la Tierra.

El Universo es un sistema dinámico donde las estrellas nacen y los sistemas planetarios se moldean. Cada nueva estrella y planeta es un testimonio de su asombrosa dinámica cósmica que continuará por miles de millones de años.

En lo que respecta a la evolución cosmológica, sólo podemos asumir que nuestra comprensión es limitada debido a la imposibilidad de la simultaneidad, lo que significa que nuestro conocimiento siempre será incompleto

12.6. Las propiedades del Universo

Actualmente, las características del Universo que se han determinado son las siguientes

 Notas

1. Chaisson Opus cit.

2. Herrera Corral, Gerardo. Universo: La historia más grande jamás contada. Taurus, 2016. Edición Kindle.

3. Gaceta UNAM, Historia de un segundo, pero no cualquiera: justo el primero después del Big Bang. Mariana Vargas, del Instituto de Física, formó parte del equipo internacional que corroboró, por primera vez, la existencia de un fondo cósmico de neutrinos en la distribución de la materia en el universo. Omar Páramo. abril 25, 2019

4. Las estrellas de Población III son hipotéticas y se cree que fueron las primeras estrellas que se formaron en el Universo. A diferencia de las estrellas de Población I y Población II, las estrellas de Población III habrían nacido de las nubes de gas primordial que surgieron tras el Big Bang, compuestas casi exclusivamente de hidrógeno y helio, sin prácticamente ningún metal (elementos más pesados que el helio). Y sus vidas acabarían en explosiones de supernovas, liberando metales al medio interestelar y enriqueciendo el gas a partir del cual se formarían las siguientes generaciones de estrellas (Poblaciones I y II).

5. La ionización es el proceso por el cual un átomo o molécula adquiere una carga eléctrica positiva o negativa al perder o ganar electrones, respectivamente. Este proceso puede ocurrir de varias maneras, como a través de la interacción con radiación de alta energía (por ejemplo, luz ultravioleta o rayos X), colisiones con otras partículas, o mediante procesos químicos. Cuando un átomo se ioniza y pierde uno o más electrones, se convierte en un ion positivo, también conocido como catión. Por otro lado, si un átomo o molécula gana electrones, se convierte en un ion negativo, conocido como anión. La ionización es fundamental en muchos procesos naturales y tecnológicos, incluyendo la formación de auroras, la química de la atmósfera superior, la conducción de electricidad en gases, y en tecnologías como la espectrometría de masas y la fusión nuclear. La reionización es el proceso mediante el cual el gas en el Universo temprano, que estaba en su mayoría en forma neutra, fue ionizado por la primera luz de las primeras estrellas y galaxias.

6. La Población I se compone de estrellas jóvenes que contienen una mayor cantidad de metales (en astronomía, se considera "metal" a cualquier elemento más pesado que el helio). Estas estrellas suelen encontrarse en los discos de las galaxias, especialmente en los brazos espirales de las galaxias espirales, donde se forman nuevas estrellas. Son estrellas que incluyen al Sol, y tienden a ser más calientes y más brillantes. La presencia de metales indica que se han formado a partir de nubes de gas enriquecidas por generaciones anteriores de estrellas que han expulsado estos elementos pesados al medio interestelar a través de sus vientos estelares y supernovas.

La Población II se compone de estrellas más antiguas con baja metalicidad, lo que indica que se formaron cuando el Universo era más joven y el medio interestelar contenía menos elementos pesados. Estas estrellas se encuentran principalmente en el halo galáctico, en cúmulos globulares y en el bulbo galáctico. La menor proporción de metales sugiere que estas estrellas son de generaciones anteriores, formadas poco después del Big Bang, por lo que son testigos de los procesos de formación estelar en las etapas tempranas del Universo.

Existen también subclasificaciones y estrellas de transición entre estos dos grupos principales, reflejando la diversidad y complejidad en la formación y evolución estelar a lo largo de la historia del Universo.

La evolución final de una estrella depende en gran medida de su masa inicial. Aquí se explica brevemente:

1.-Enana Blanca: Las estrellas con masas iniciales de hasta aproximadamente 8 veces la masa del Sol, generalmente terminan su vida como enanas blancas. Después de agotar su combustible nuclear, estas estrellas expulsan sus capas exteriores formando una nebulosa planetaria y el núcleo que queda se enfría y compacta en una enana blanca.

2.--Estrella de Neutrones: Las estrellas con masas iniciales entre aproximadamente 8 y 20-25 veces la masa del Sol pueden evolucionar hacia estrellas de neutrones. Al final de su vida, estas estrellas experimentan una explosión de supernova, durante la cual el núcleo colapsa bajo su propia gravedad hasta convertirse en una estrella de neutrones, un objeto extremadamente denso compuesto principalmente por neutrones.

3.-Agujero Negro: Las estrellas con masas iniciales superiores a 20-25 veces la masa del Sol probablemente terminarán su vida como agujeros negros. Después de una explosión de supernova, si el núcleo residual es lo suficientemente masivo, puede colapsar más allá de una estrella de neutrones para formar un agujero negro.

La célula

17.1 Introducción

Al abordar la inmensidad de la vida desde sus unidades fundamentales, se despliega el velo sobre el sistema primordial que sustenta toda forma conocida de vida: la célula. Desde la sencillez aparente del agua hasta la intrincada complejidad del ADN, exploramos los componentes y procesos que hacen de la célula no solo la unidad básica de la vida, sino también el epicentro de una evolución que se ha desarrollado a lo largo de eones. En este escenario, los "pegamentos" biológicos que unen las estructuras celulares y las células sintéticas emergen como protagonistas en el continuo avance de la ciencia hacia la comprensión y, eventualmente, la creación de la vida. Cada célula funciona como un sistema complejo, interconectado y eficiente, que revela las leyes universales de la naturaleza y nuestra propia esencia como seres vivos.

La respuesta generalmente aceptada a la pregunta “¿Cuál es el sistema primigenio de la vida?” es “la célula”. En ella se encuentran, entre muchos otros como subsistemas fundamentales, el ADN, el ARN, el agua, ciertas proteínas y un elemento pocas veces considerado, los virus, que transportan información intercelular y del ambiente a la célula.

17.1.1 La célula eucariota

La teoría de la endosimbiosis, propuesta por Lynn Margulis en la década de 1960, explica el origen de las células eucariotas a partir de relaciones simbióticas entre diferentes organismos procariontes. Según esta teoría, las mitocondrias y los cloroplastos, organelos presentes en las células eucariotas, se originaron cuando bacterias libres fueron fagocitadas por otras células pero no fueron digeridas. En lugar de ser digeridas, estas bacterias establecieron una relación mutuamente beneficiosa con la célula huésped.

Esta teoría revolucionó nuestra comprensión de la evolución celular y destacó la importancia de la simbiosis en la evolución de la vida compleja.

17.2. La célula y la información

"La vida es un sistema irreductiblemente complejo: o están todos sus componentes o no hay vida, es decir, que apareciera donde apareciera, tuvo que ser de repente.

La información no “fluye” del ADN (como se creía). Es el resultado de la interacción de los tres tipos de moléculas (ADN, ARN y proteínas). Si no actúan las tres, no hay información. El ARN y las proteínas no son “intermediarios” ni “controladores”, sino parte del proceso. Una misma secuencia de ADN significa cosas muy distintas en diferentes organismos o en distintas circunstancias".¹

17.3. Las estructuras de la célula

Cada uno de los componentes de la célula desempeña roles específicos y esenciales para su correcto funcionamiento y son esenciales para la vida.

1.- Núcleo: El “cerebro” de la célula; regula el crecimiento y metabolismo celulares, alberga el ADN y controla las actividades celulares a través de la expresión génica.

2.- Membrana plasmática: La “piel” de la célula; una barrera selectiva que regula la entrada y salida de sustancias.

3.- Citoplasma: El “relleno” de la célula; donde ocurren muchas reacciones químicas. Contiene el citoesqueleto y los orgánulos.

4.- Mitocondrias: Las “centrales energéticas”; convierten nutrientes en ATP (adenosín trifosfato), la principal fuente de energía celular.

5.- Retículo endoplasmático rugoso (RER): “La fábrica de proteínas”; ribosomas adheridos sintetizan y controlan la calidad de proteínas destinadas a membranas o secreción.

6.- Retículo endoplasmático liso (REL): “La fábrica de lípidos”; sintetiza lípidos y participa en la desintoxicación.

7.- Aparato de Golgi: “El centro de empaquetado”; modifica, almacena y dirige el destino de las proteínas y lípidos.

8.-. Lisosomas: “Los recicladores”; contienen enzimas para digerir macromoléculas y desechos celulares.

9.- Ribosomas: “Las máquinas de hacer proteínas”; sintetizan proteínas siguiendo las plantillas del ARN mensajero según las instrucciones codificadas en el ADN.

10.- Vesículas y vacuolas: “Almacenamiento y transporte”; pequeñas bolsas que transportan y almacenan sustancias.

11.- Centríolos (en células animales): “Organizadores del citoesqueleto”; juegan un papel clave en la división celular.

12.- Pared celular (en células vegetales, hongos y algunas bacterias): “La armadura protectora”; proporciona soporte y protección.

13.- Cloroplastos (en células vegetales y algas): "Las fábricas de hacer comida"; realizan la fotosíntesis, convirtiendo la luz solar en energía química.

14.- Citoesqueleto: “El esqueleto y músculos”; una red de proteínas que proporciona soporte, forma, y facilita el movimiento celular.

17.4. Los elementos químicos de las células

17.4.1.- El ADN: 

El ácido desoxirribonucleico no está disperso en nuestras células, está empaquetado en estructuras llamadas cromosomas. El ADN está compuesto principalmente por cuatro sustancias químicas: adenina, timina, guanina y citosina, que se unen de un modo muy concreto: A con T, C con G. El ADN se entiende como dos cadenas que se unen formando una doble hélice o una escalera de caracol; muchos miles, millones de adeninas, timinas, guaninas y citosinas se unen formando una secuencia que sigue un orden determinado como, por ejemplo, AAATTCGAGCAATTGCCTATCC. La secuencia completa de estas sustancias químicas compone nuestro código genético, nuestro genoma y determinadas secuencias de estas “letras” dan lugar a “frases” conocidas como “genes”.

Sin entrar en consideraciones de cómo se llevan a cabo los procesos de replicación y trascripción hacemos notar una propiedad importante de la estructura del ADN conocida como “superenrollamiento” (enrollado de lo ya enrollado). La trascripción del ADN y el superenrollamiento requieren una separación de las ramas del ADN, proceso difícil en una molécula con sus ramas helicoidales entremezcladas.

Estas propiedades de los organismos biológicos deben buscarse en los enlaces basados en los átomos pesados. El ADN “vive” (es decir, está activo) mientras está inmerso en un medio acuoso. De otra manera es un ADN inerte.

La adhesión de las dos hebras de ácido nucleico se debe al enlace de hidrógeno, en los que suponemos intervienen los muones, de fácil decaimiento. Los enlaces de hidrógeno son uniones más débiles que los típicos enlaces químicos, tales como interacciones hidrófobas, enlaces de Van der Waals, etc. Esto significa que las dos hebras de la hélice pueden separarse con relativa facilidad, quedando intactas en sus componentes. La fortaleza relativa de la unión entre las dos hebras del ADN reside en la suma de gran cantidad de enlaces de hidrógeno a lo largo de las dos hebras paralelas. Se forman dos enlaces de hidrógeno por cada unión A-T y tres por cada unión C-G.²

"Desde el punto de vista morfológico, las técnicas de microfilmación han permitido la observación del ADN nuclear de células vivas en tiempo real: Gasser y sus colegas han mostrado la molécula girando como un danzarín demoníaco. Para Gasser la imagen icónica del ADN como una doble hélice estática es algo pasado. /.../ La molécula se creía formando íntimas relaciones con proteínas que le ayudaban a empaquetarse y a disparar y reprimir la actividad de los genes. Hasta recientemente, esas relaciones se creían fundamentalmente fijas o cambiantes sólo ligeramente con el tiempo. Pero la idea ha colapsado. /.../ Los vídeos resultantes han expuesto un inesperado barullo en la actividad de proteínas pululando alrededor del ADN. ‘Esto ha cambiado la forma en que imaginábamos el núcleo’, dice Tom Misteli, del Instituto Nacional del Cáncer en Bethesda".³

17.4.2.-El ARN: 

Ácido ribonucleico es una molécula esencial que desempeña varios roles críticos en la biología de los seres vivos, desde servir como plantilla para la síntesis de proteínas hasta regular la expresión genética y catalizar reacciones químicas.

Se tiene más conocimiento de cómo opera el ARN una vez que emergió. Experimentos iniciales en el laboratorio de Jack Szostak y Jerry Joyce, en la Escuela de Medicina Harvard y Scripps Research, han mostrado cómo la información que poseen las moléculas de ARN se ha se tornado más compleja al interactuar éstas con el medio.

Estos experimentos muestran que son posibles muchos tipos de catálisis de ARN; el ARN justamente proporciona el tipo de molécula que “sabe un poco de todo”, lo cual es necesario para que la biología siga adelante. Estos experimentos también sugieren que la información genera orden del desorden y amplifica la función bioquímica débil. Si estos investigadores y sus colegas están en el camino correcto la evolución no es solamente el sello distintivo de la biología, sino un prerrequisito para la vida.⁴

17.4.3.- El agua: 

El agua es el solvente universal en el cual ocurren todas las reacciones químicas celulares. Facilita el transporte de sustancias, participa en reacciones bioquímicas y ayuda a mantener la estructura y la temperatura celular.

El agua tiene una estructura extremadamente flexible y dinámica, esto podría explicar algunas de sus propiedades. Para la Dra. Mae-Wan Ho⁵ no existe nada más aparentemente simple que la molécula del agua, [pero] su estructura común es muy diversa y cambiable. Según ella, se conocen 13 estructuras de hielo cristalinas a diferentes temperaturas y presiones. Como líquido, el agua forma grupos o redes de moléculas unidas con enlaces que vibran o no en forma aleatoria. La base de toda esta complejidad yace en la habilidad que una molécula de agua tiene para unirse con sus vecinas a través de un tipo especial de enlace, el enlace del hidrógeno.

El agua normal puede ser producida en el laboratorio con la simple unión de dos átomos de H y uno de O. Sin embargo, inclusive esto requiere de energía electromagnética que les dé la información para poder interactuar y adquirir sus propiedades específicas como molécula de agua común ¿No cabría pensar que, en el caso del agua biológica que es la existente en la célula, es la energía electromagnética del muon que permite sus condiciones especiales?

Ninguna molécula tiene el potencial de pegamento de hidrógeno que posee el agua, pero algunas moléculas presentes en una solución acuosa rompen este pegamento.

17.4.4.- Las proteínas: 

Las proteínas son macromoléculas formadas por largas cadenas de aminoácidos, que se pliegan en estructuras tridimensionales específicas. Estas biomoléculas son esenciales para casi todas las funciones biológicas y tienen una gran diversidad de roles en los organismos vivos.

Las instrucciones genéticas (información) para la síntesis de proteínas están escritas en “palabras” de tres letras, llamadas codones. Cada codón especifica uno de los 20 aminoácidos o bien una señal traductora de paro. En otro tiempo se supuso que la disposición de estos codones y sus significados aminoacídicos se debían al azar, pero descubrimientos recientes la atribuyen a las reglas que gobiernan la codificación genética, la cual ha sido programada de manera excelente por la naturaleza para proteger la vida de errores catastróficos y acelerar su evolución.

las proteínas interactúan con el ADN en el núcleo, así como en la membrana celular y en las mitocondrias, entre otros orgánulos y estructuras celulares. Esta interacción multifacética subraya la importancia de las proteínas en una amplia gama de funciones celulares. Estas son algunas de las interacciones que ocurren en diferentes ubicaciones y contextos dentro de la célula:

En el núcleo:

-Regulación genética

-Reparación y mantenimiento del ADN

En la membrana celular:

-Transporte y comunicación

-Reconocimiento celular

En las mitocondrias:

-Producción de Energía

-Regulación de la muerte

Además de los anteriores componentes funcionales de la célula hay varias sustancias y elementos químicos esenciales que actúan como materia prima y son cruciales para la fisiología celular. Estos elementos y moléculas desempeñan papeles fundamentales en procesos como el transporte a través de membranas, la señalización celular, la actividad enzimática y el mantenimiento del equilibrio osmótico y del pH celular:

5.- Iones de sodio (Na+) y potasio (K+): fundamentales para la transmisión de señales bioeléctricas en células nerviosas y musculares.

6.- Iones de calcio (Ca2+): importantes en la contracción muscular, la neurotransmisión y la coagulación de la sangre.

7.- Iones de cloruro (Cl-): importantes para el mantenimiento del potencial químico-eléctrico de la célula.

8.- Iones de magnesio (Mg2+): participan en la síntesis de proteínas.

9.- Iones de fosfato (PO43-): componentes clave de las moléculas de ATP (adenosín trifosfato).

10.- Glucosa y otros azúcares: fuentes principales de energía para las células. La glucosa es central en la vía metabólica de la glucólisis, que produce ATP.

11.- Aminoácidos: esenciales para la construcción de proteínas.

12.- Ácidos grasos y lípidos: constituyen la parte principal de las membranas celulares y actúan como fuente de energía. Los lípidos incluyen fosfolípidos, colesterol y triglicéridos, importantes para el almacenamiento de energía y para la señalización celular.

13.- Elementos traza como hierro (Fe), cobre (Cu), zinc (Zn), selenio (Se) y yodo (I): Estos se presentan en pequeñas cantidades, pero son esenciales para el funcionamiento de varias enzimas y para la síntesis de hormonas.

La homeostasis celular, o el mantenimiento de un ambiente interno estable, depende en gran medida de la regulación cuidadosa de estas sustancias.

17.5. Los virus

ilustración de los virus interactuando con las células, mostrando su presencia tanto dentro como fuera de las células. La imagen destaca el papel de los virus como microcomputadoras complejas que transportan y transmiten información entre células, así como su naturaleza antigua y ubicua, con referencias a plantas y animales primitivos en hábitats oceánicos.

Aclaremos que la célula aislada no es la vida. Por compleja que sea la organización de la célula, por inagotablemente variadas que sean las especializaciones que ha alcanzado, ¿no se parecen entre sí como animales más que como moléculas? Actualmente podemos agregar lo siguiente: para considerarlas como el primer sistema viviente, necesita de los elementos de todo sistema complejo que “quedan fueran del sistema”, y que evolucionan paralelamente a estas formas. En el caso de este primer sistema viviente estos elementos son los virus. Ellos pueden estar en la célula o en su exterior y llevan a ésta la información de su medio ambiente. Son los portadores de información intercelular y extracelular. Enfrentados a la célula aislada, nuestra mente duda en buscar sus analogías entre lo inorgánico y lo orgánico. Pero es necesario pensar en ellas como representantes de otro estado de la materia desde niveles tan profundos como lo cuántico. Repetimos, un nuevo tipo de materia, mucho más complejo, para un nuevo estado del universo.

Insistimos, no se puede separar la célula de los virus, descifrar su origen separadamente, parece ser un trabajo inaccesible y como son tan antiguos como la vida, sus altas tasas de evolución han borrado cualquier registro útil de su linaje o edad, por lo que su edad sólo puede ser inferida. Toda vida ha sido tocada por la influencia viral y la mayoría de los genomas muestran la duradera evidencia de las huellas virales. Estas huellas se presentan en los genomas virales que han persistido y continúan dejando nuevas huellas en los genomas, como nuestro propio ADN puede atestiguar. Las formas primitivas de plantas y animales se iniciaron en los océanos. Desde la perspectiva de los virus los océanos representan un hábitat muy adecuado, ya que el medio acuático conduce a los virus a todos los huéspedes cercanos, evita la desecación y la necesidad explícita de usar vectores.

Los virus son información, microcomputadoras complejas que captan, transportan y transmiten información. Está difundida la idea de que los virus son agentes que “infectan” y el organismo trata de “matarlos”. Pero los virus, al no ser entidades con vida, no mueren, se desactivan. Quienes investigan en los laboratorios se han dado cuenta que en ciertas circunstancias los virus inactivos pueden hacer virus.

17.6. Lo nuevo de la célula

El conocimiento requiere un cerebro, eso dice la sabiduría convencional. Pero los investigadores han descubierto que las células ordinarias, no sólo las neuronas, pueden almacenar información y mostrar capacidades cognitivas básicas. Nuevas investigaciones demuestran que las células parecen utilizar cambios sutiles en sus campos bioeléctricos como una forma de memoria.

El biólogo Michael Levin está especialmente interesado en la bioelectricidad, que describe como la "chispa de la vida". Para él, el potencial bioeléctrico es un medio de comunicación celular y formación de redes, esencial para dirigir procesos complejos como la formación de estructuras anatómicas.

Las células pueden ser libres como seres unicelulares o parte de un colectivo. Hay que entenderlas con mucha más agencia que a moléculas, tanta como algunos animales simples. 

Wallace Marshall es un biólogo dela Universidad de California en San Francisco (UCFS) que investiga sobre algunos de los comportamientos de ciertas células: crecer hasta más de medio metro, caminar, ver, resolver laberintos, controlar comportamientos de animales, etc. 

17.7. La célula y la entropía

Las células, como vimos, están reguladas para morir (apoptosis). Como todo organismo vivo, se ajustan al funcionamiento de los sistemas complejos, pero es interesante saber que el genoma también experimenta la acción de la entropía.

Es probable que ya estemos en una fase de la evolución humana donde comience a notarse una degeneración del genoma humano y de la humanidad. Ya lo estamos experimentando y lo observamos en nuestro entorno. La entropía, actuando sobre nuestra genética, es un proceso que difícilmente podremos detener. Desde un enfoque biológico y basándonos en lo que hemos propuesto sobre el funcionamiento de los sistemas, esta es la razón por la cual las especies se extinguen y por la cual nosotros, individualmente como sistemas, nos dirigimos hacia la fase de envejecimiento y eventual muerte.

Notas:

1. Sandín, M. Op. cit.

2. Existen grandes diferencias entre pegamentos químicos, orgánicos y biológicos. Los enlaces biológicos son flexibles y menos estables que los enlaces químicos, por ejemplo, en el contexto de la estructura de las proteínas, el término “estabilidad” puede definirse como la tendencia a mantener una conformación original. Las proteínas originales sólo son marginalmente estables.

Para formar un enlace químico, la carga positiva de hidrógeno de una molécula de agua puede atraer el oxígeno de carga negativa de una molécula de agua vecina para formar un enlace (una liga) de hidrógeno (enlace H) entre ellas. Cada molécula de agua puede potencialmente formar cuatro ligas de H; dos en que aporta sus átomos de hidrógeno a los átomos de oxígeno de otras dos moléculas de agua, y dos en la cual su átomo de oxígeno ‘acepta’ un átomo de hidrógeno de cada una de las otras dos moléculas de agua. En otras palabras, cada molécula es capaz de actuar como ‘donador’ y ‘receptor’ de hidrógeno para las otras dos moléculas de agua, así que se tiene cuatro vecinos ligados o una coordinación-4.

3. Sandín, M. Op. cit.

4. Knoll, Andrew H., Life on a Young Planet. Princeton and Oxford, Princeton University Press, 2003

5. Mae-Wan Ho, “Is Water Special?” en Science in Society. Autumn 2004.

Evolución química

14.1. Definición

La evolución química es una etapa crucial en la evolución cosmológica que describe cómo el universo no solo se expande y se enfría, sino que también se vuelve químicamente más complejo. Esta complejidad química es fundamental para la diversidad de mundos y potencialmente para el desarrollo de la vida tal como la conocemos. La evolución química es testimonio de la capacidad del universo para generar orden, creando las condiciones necesarias para la emergencia de sistemas complejos, como señala el estudio de la entropía y la termodinámica en la evolución del universo.

14.2. Etapas de la evolución química

Alrededor de 8.500 millones de años después del Big Bang, las estrellas más masivas y de vida más corta comenzaron a colapsar, produciendo elementos más pesados que el hidrógeno y el helio en el proceso, que fueron expulsados al espacio como nubes de gas y, en algunos casos, dependiendo de varios factores, formaron discos protoplanetarios alrededor de estrellas de 'segunda generación'. En otras palabras, en la evolución cósmica hay una bifurcación que conduce tanto a la evolución química orgánica como inorgánica y la evolución cosmológica continúa produciendo la variedad de cuerpos estelares conocidos, tales como todo tipo de estrellas, agujeros negros, nebulosas, planetas, asteroides, cometas, y más. Las siguientes etapas en la evolución química desde los átomos de hidrógeno pueden considerarse.

14.2.1.- Las reacciones nucleares tienen lugar en las estrellas, lo que provoca que los núcleos de los átomos de hidrógeno se combinen con los del deuterio para formar núcleos de helio. Esta reacción libera enormes cantidades de energía. Dependiendo de la temperatura y masa de la estrella, también pueden formarse átomos de litio y otros metales ligeros. La estrella se contrae.

14.2.2.- La contracción continúa al final de la liberación de energía, y la temperatura de la estrella aumenta nuevamente. Más allá de cierto umbral, comienza una reacción entre el hidrógeno, el litio y otros metales ligeros presentes en el cuerpo de la estrella, produciendo los primeros elementos no metálicos como el carbono (C), oxígeno (O) y nitrógeno (N). Nuevamente, se libera energía y la contracción se detiene.

14.2.3.- Cuando el litio y otros materiales ligeros se consumen, la contracción se reanuda, y la estrella entra en la etapa final de su desarrollo en la cual el hidrógeno se transforma en helio a temperaturas notablemente altas gracias a la acción catalítica del carbono y el nitrógeno. Esta reacción termonuclear es característica de la secuencia principal de estrellas y continúa hasta que todo el hidrógeno se consume.

14.2.4.- La estrella se convierte en una gigante roja y alcanza su mayor tamaño cuando todo su hidrógeno central ha sido convertido en helio. Si continúa brillando, la temperatura del núcleo debe aumentar lo suficiente para producir la fusión de los núcleos de helio. Durante este proceso, la estrella probablemente se convierta en mucho más pequeña y densa.

14.2.5.- Cuando ha gastado todas las posibles fuentes de energía nuclear, se contrae nuevamente y dependiendo de su masa se convierte en una estrella más pequeña, una enana blanca, una estrella de neutrones o incluso un agujero negro. Esta etapa final puede estar marcada por explosiones conocidas como novas o supernovas, que ocurren cuando la estrella se desprende de su capa exterior y devuelve elementos al medio interestelar, más pesados que el hidrógeno, que ha sintetizado en su interior. Hasta la fecha, se han detectado muchos elementos pesados como el estroncio, la plata y el oro en algunas explosiones de supernova.

14.2.6.- Las generaciones de estrellas formadas a partir de este material comenzarán sus vidas con un surtido más rico de elementos pesados que la generación anterior. Las estrellas que desprenden sus capas exteriores de manera no explosiva se convierten en nebulosas planetarias, estrellas viejas rodeadas por esferas de gas que irradian en un rango múltiple de longitudes de onda.

14.2.7.- Los elementos más pesados de la tabla periódica, incluidos los radiactivos como el uranio, no formaron parte de la composición inicial del universo; se forjaron en las condiciones extremas de las explosiones estelares y las colisiones cósmicas. Es decir, en supernovas y fusiones de estrellas de neutrones.

14.3. La detección de los elementos pesados

Por primera vez, un elemento pesado recién formado, el estroncio, se ha detectado en el espacio. Ha sido tras la fusión de dos estrellas de neutrones y fue observado por el espectrógrafo X-shooter de ESO, instalado en el VLT (Very Large Telescope). La detección confirma que los elementos más pesados del universo pueden formarse en fusiones de estrellas de neutrones, proporcionando una de las piezas que faltaban al rompecabezas de la formación de elementos químicos. Estos resultados fueron publicados en la revista Nature.

14.4. Evolución de la química orgánica

Cuando el carbono surge en una bifurcación de la evolución química, también emergen las leyes de la química orgánica. Según el investigador John Oró,¹ la formación de carbono ocurre dentro de las estrellas a cien millones de grados Celsius en una reacción de probabilidad excepcionalmente baja donde tres núcleos de He colisionan y se condensan dando lugar a un núcleo de 12C. Algunas estrellas son ricas fuentes de compuestos de carbono y moléculas orgánicas. Los núcleos de N se generan catalíticamente en las estrellas, pero mediante un proceso diferente, el ciclo C, O, N. La formación de otro elemento biogénico, P (fósforo), requiere muchas reacciones nucleares complejas, lo que explica su baja abundancia en el cosmos. Las estrellas en las que se produce carbono también son generadoras de compuestos orgánicos y moléculas. Los elementos biogénicos que se forman en la parte central de estas estrellas emigran a las regiones exteriores más frías. Allí, las reacciones químicas más comunes dan lugar a las combinaciones más elementales de dos y tres átomos, produciendo compuestos que pueden ser observados en las atmósferas estelares. Entre las especies moleculares más comúnmente detectadas presentes en las atmósferas de las estrellas de secuencia principal están: C2, CN, CO, CH, NH, OH, y una de gran importancia, H2O. Recientemente se han descubierto más moléculas en nubes de polvo interestelar, incluyendo las moléculas de propenal de ocho átomos (C3H4O), y la molécula de propanal de 10 átomos (C3H6O), probablemente marcas de la evolución química en el espacio. Más de cien especies químicas han sido identificadas en el medio interestelar por los espectros moleculares distintivos de su fase gaseosa. Todas estas moléculas, iones y radicales son relativamente simples, y la mayoría de ellas están compuestas por unos pocos átomos. Aproximadamente el 75% de las especies conocidas ahora son orgánicas, es decir, contienen átomos de carbono o carbono unido al hidrógeno. Los elementos biogénicos son los elementos reactivos más abundantes en el universo; además, la mayoría de las moléculas interestelares conocidas contienen carbono.

14.5. La vida, implícita en el universo

Por lo tanto, Oró afirma, podemos razonablemente decir que, en esencia, el universo es orgánico, completamente preparado para que la vida emerja donde y cuando las condiciones lo permitan. Los procesos de evolución de la materia son parcialmente conocidos por la ciencia (física cuántica, cosmología, termodinámica, química inorgánica, etc.), y también lo son las leyes que los gobiernan. Encontrar todas las leyes fundamentales, así como las leyes emergentes más complejas, debería ser el principal objetivo de la ciencia. El biólogo Jordi Bascompte² considera que la vida es casi inevitable cuando ocurren las condiciones límite correctas y, por lo tanto, es muy probable que, dado el considerable número de planetas con las condiciones adecuadas, se pueda esperar que haya vida en otros planetas. Por ahora, el conocimiento que tenemos indica que la evolución química fue un pilar fundamental en la evolución de la materia hacia la vida. La gran mayoría de los elementos químicos existentes en la Tierra están presentes en el cuerpo humano. Nos damos cuenta de que la naturaleza tiende a buscar estados de equilibrio. Si la presencia de cierto elemento es alta, es lógico pensar que su estructura es equilibrada y, por lo tanto, más probable.

Dos recientes descubrimientos nos confirman lo aseverado por Jordi Bascompte:

Los astrónomos han detectado las moléculas orgánicas conocidas más lejanas del universo utilizando el telescopio espacial James Webb. Es la primera vez que el Webb detecta moléculas complejas en el universo lejano. Las moléculas complejas se encontraron en una galaxia conocida como SPT0418-47, situada a más de 12,000 millones de años luz. El descubrimiento ilustra las interacciones químicas que se produjeron en las primeras galaxias del universo y su relación con la formación de estrellas.

En la Tierra, estas moléculas, denominadas hidrocarburos aromáticos policíclicos, se encuentran en el humo, el hollín, la niebla tóxica, los gases de escape de los motores y los incendios forestales.

La base de las moléculas orgánicas es el carbono, considerado uno de los componentes básicos de la vida porque es un elemento clave de los aminoácidos, que forman las proteínas. La luz de la polvorienta galaxia comenzó a viajar por el cosmos cuando el universo tenía menos de 1,500 millones de años, apenas un poco más del 10% de su edad actual, 13,800 millones de años.

Según un nuevo estudio, los astrónomos han detectado los ejemplos más antiguos conocidos de moléculas orgánicas complejas en el universo. Los científicos han hallado en el centro de la galaxia los inicios de una química portadora de vida. Se ha detectado isopropilcianuro en una nube de formación estelar a 27,000 años luz de la Tierra. Su estructura de carbono ramificado se asemeja más a las complejas moléculas orgánicas de la vida que cualquier otro hallazgo anterior en el espacio interestelar. El descubrimiento sugiere que los componentes básicos de la vida pueden estar muy extendidos por nuestra galaxia.

Se han descubierto varias moléculas orgánicas en el espacio interestelar, pero el cianuro de i-propilo es la primera con una columna vertebral de carbono ramificado. La estructura ramificada es importante, ya que demuestra que el espacio interestelar podría ser el origen de moléculas ramificadas más complejas, como los aminoácidos, necesarios para la vida en la Tierra.³

Según el estudio, estas sustancias químicas, muy parecidas a las que se encuentran en el humo y el hollín de la Tierra, residen en una galaxia primitiva que se formó cuando el universo tenía aproximadamente el 10% de su edad actual.

Las moléculas, basadas en el carbono, técnicamente conocidas como hidrocarburos aromáticos policíclicos, se encuentran en los depósitos de petróleo y carbón de la Tierra, así como en el smog.

"Las moléculas que encontramos no son simples cosas como agua o dióxido de carbono", dijo a space.com el autor principal del estudio, Justin Spilker, astrónomo de la Universidad A&M de Texas en College Station. "Se trata de moléculas grandes y flexibles con docenas o cientos de átomos".⁴

14.6. Comunicación química

“De la misma manera que las invenciones útiles son adoptadas rápidamente por los grupos humanos, la comunicación química tuvo que haber sido adoptada rápidamente por los organismos unicelulares mediante transmisión genética horizontal y el mecanismo evolutivo… La comunicación química fue uno de los factores que permitieron el salto de los organismos unicelulares a la multicelularidad, pero también continuó siendo utilizada entre los organismos multicelulares con el fin de comunicarse entre sí y con su medio ambiente”.⁵

Notas:

1. Oró, John. Historical Understanding of Life’s Beginnings. En Life’s Origin, ed. William Schopf. University of California Press, Berkley-Londres, 2002.

2.  Jordi Bascompte Sacrest ​ es un biólogo, ecólogo, investigador y catedrático universitario español.

3. “El Webb realiza la primera detección de molécula crucial de carbono”, https://www.nasa.gov/universe/webb-makes-first-detection-of-crucial-carbon-molecule/ 

4. "James Webb Space Telescope Spies Earliest Complex Organic Molecules in the Universe”. Acceso en https://www.space.com/james-webb-space-telescope-earliest-complex-organic-molecules

5. Herrera Paz, Edwin Francisco. Superorganismo universal. Una teoría de la evolución hacia la complejidad

El Universo y su evolución

El [Universo como]  “sistema”  es inmediatamente perceptible a cualquier observador de la naturaleza… Cada elemento del Cosmos está positivamente entretejido con todos los demás… Es imposible romper esta red, imposible aislar una sola de sus piezas sin que se deshilache toda ella y se deshaga por todos sus extremos…el Universo se sostiene por su conjunto. Y no existe más que una sola manera realmente posible de considerarlo: es la de considerarlo todo él como un solo bloque. –Teilhard de Chardin.

11.1. El Universo como sistema

De acuerdo con la clasificación de sistema que hemos formulado, el Universo es un sistema:

a.- Cerrado

b.- Complejo

c.- Adaptativo, considerando su comportamiento y las características discutidas en el capítulo sobre sistemas complejos

d.- Determinista, aunque abarca subsistemas probabilísticos

e.- No lineal

f.- Dinámico

La finalidad del Universo es la producción de información/conocimiento como energía, que intercambia con un entorno global, a saber, el meta universo del que surgió. Tanto el universo como sus subsistemas tienen transitoriedad o temporalidad, un principio y un fin.

Esta definición implica, según la teoría general de sistemas,  que el sistema debe ser identificable por su coherencia fenomenológica: debe responder a un conjunto de observaciones relativas a un sector de la realidad concreta y a la predisposición de sus elementos a interactuar, claramente reconocibles.

Los científicos de la corriente oficial consideran al Universo como un conglomerado de elementos carentes de la planeación necesaria para lograr un objetivo o meta. Por eso, es difícil para ellos evaluar una configuración teórica como un sistema de lo que consideran garabatos, aunque esos garabatos y sus relaciones puedan ser descritos con gran amplitud.  Sin embargo, su interpretación no se sostiene. El Universo como sistema ha probado ser útil desde el momento que ha dado origen a otros sistemas útiles. Con este razonamiento cabe especular que en su origen el sistema tuvo unas condiciones iniciales que conllevan un propósito.

11.2. El Universo como computadora cuántica

La idea de que el Universo puede ser conceptualizado como una gigantesca computadora cuántica es una interesante fusión de la mecánica cuántica, la teoría de la información y la cosmología. Esta perspectiva sugiere que, desde sus inicios, el Universo ha estado procesando información a través de bits y qubits, los elementos básicos de la información clásica y cuántica, respectivamente. Aquí hay algunos aspectos clave de esta teoría:

1.- Qubits Cósmicos: En esta visión, el Universo se compone de qubits, que son análogos cuánticos de los bits clásicos, pero con la capacidad de existir en superposiciones de estados. Cada partícula, interacción y evento podría considerarse como una operación de procesamiento de información cuántica.

2.- Computación Cuántica del Universo: La idea central es que todas las interacciones y cambios en el Universo pueden entenderse como operaciones de cómputo. Esto incluye desde fenómenos a nivel subatómico hasta la evolución de galaxias. La física de partículas, la gravedad, y todas las leyes naturales podrían interpretarse como algoritmos cuánticos en acción.

3.-Entrelazamiento en Escala Cósmica. Si el Universo funciona como una computadora cuántica, entonces el fenómeno del entrelazamiento cuántico podría ser fundamental en su estructura y evolución, conectando partes distantes del cosmos de maneras no evidentes a nivel macroscópico.

En resumen, la idea del Universo como una computadora cuántica propone una visión del cosmos donde la información y su procesamiento cuántico son fundamentales para entender su origen, estructura y evolución. Combina conceptos de física, informática y filosofía para ofrecer una perspectiva única sobre la naturaleza del Universo.

Es importante señalar que, aunque esta teoría es fascinante y se apoya en principios científicos sólidos, aún se encuentra en el ámbito de la especulación y la investigación teórica. No todas sus implicaciones han sido confirmadas experimentalmente.

11.3. Definición de evolución del Universo

Al igual que la mayoría de los científicos que tratan el tema, la definición que da Eric Chaisson ofrece una perspectiva centrada en lo material, viendo la evolución del Universo, que él llama cósmica, como la historia de todos los cambios desde el Big Bang hasta ahora. Estos cambios han dado origen a todo, desde galaxias hasta estrellas y vida. Para Chaisson, la evolución cósmica es una serie de transformaciones que llevan a estructuras más complejas y ordenadas, aunque el desorden general del universo sigue incrementándose. 

Teilhard de Chardin sugiere que las energías que impulsan la evolución del universo se dividen en dos tipos: materiales y mentales. Las energías materiales son las que conocemos a través de la ciencia tradicional. Pero para entender la evolución en su totalidad, necesitamos considerar también la energía mental, que es más abstracta e incluye cosas como las leyes dela física, química, biología, la información y el conocimiento

La evolución del Universo, según nuestra perspectiva, es un proceso en el cual la información básica, tanto en forma de bits (para sistemas clásicos) como de qubits (para sistemas cuánticos), da origen a una amplia variedad de sistemas. Estos sistemas pueden ser tanto materiales como inmateriales, incluyendo aspectos mentales, y se caracterizan por su capacidad de interactuar entre sí, tendiendo a incrementar su complejidad con el tiempo.

En este proceso, todos los sistemas desempeñan, en distintos grados, funciones esenciales como recibir, almacenar, procesar y transmitir información. Este dinamismo de la evolución del Universo se asemeja a un proceso caótico, ya que es altamente sensible a las condiciones iniciales y alterna entre periodos de orden y desorden. En este flujo evolutivo, emergen múltiples bifurcaciones, es decir, puntos donde el sistema puede tomar diferentes caminos o direcciones. Finalmente, se sugiere que el universo podría encaminarse hacia un estado de atractor, un tipo de orden final donde sólo el conocimiento perdura. 

11.4. Energía mental

Insistiendo, el concepto de energía mental que abordamos en este libro está totalmente separado de su uso popular, como representante de fuerzas sobrenaturales, psíquicas o seudocientíficas. 

Michael Levin, creador de los anthrobots, sostiene que:

"La física sólo ve mecanismos, no mentes, porque utiliza herramientas de baja acción (voltímetros y reglas y cosas así), y se necesitan detectores de mayor acción (es decir, otras mentes) para detectar la cognición a varios niveles."

11.5. Fases principales de la evolución del Universo que conducen al Homo sapiens

Cada parte del universo, desde una estrella hasta un ser humano, sigue las mismas reglas en su propio camino de evolución.

Nos centraremos en la línea evolutiva del ser humano que incluye todas las fases de la evolución del universo, que pueden sintetizarse como sigue:

1.-Evolución cosmológica: Desde el Big Bang  hasta la formación de planetas. Y en el futuro, hasta la desaparición de la materia. Esta fase es la base de donde derivan todas las demás fases evolutivas que trataremos separadamente. 

2.-Evolución cuántica: Desde el Big Bang hasta la formación de los primeros átomos.

3.-Evolución Química: Desde los átomos más simples hasta átomos más complejos y sus interacciones. Sigue su evolución, pero se bifurca dando lugar a:

4.-Evolución Química Orgánica: Desde átomos de carbono hasta moléculas orgánicas y agua. Continúa su evolución pero se bifurca hacia:

5.-Evolución Biológica: Desde el origen de la vida  hasta la aparición de los seres humanos.

6.-Evolución Humana: Desde los primeros seres humanos hasta la formación de sociedades.

7.-Evolución Social: Desde las primeras sociedades hasta la sociedad moderna.

Cada una de estas etapas nos da una pieza del rompecabezas que es la evolución del universo, y entenderlas nos ayuda a comprender mejor nuestro lugar en este gran y complejo sistema.