La teoría que podría explicar el surgimiento, organización y origen de la vida
Escrito por Kanijo en Biología, Matemáticas, Química, tags: bioquímica, conjuntos catalíticos, vida
Artículo publicado el 7 de mayo de 2012 en The Physics ArXiv Blog
Los bioquímicos han imaginado desde hace mucho que los conjuntos
autocatalíticos pueden explicar el origen de la vida. Ahora, un nuevo
enfoque matemático a estos conjuntos puede tener unas implicaciones
incluso mayores.
Una de las cuestiones más
desconcertantes sobre el origen de la vida es lo rico que era el paisaje
químico que hizo posible que apareciese la vida.
vida © by olga.palma
Este paisaje habría consistido, entre otras cosas, en aminoácidos, proteínas y moléculas complejas de ARN. Es más, estas moléculas deben haber sido parte de una rica red de reacciones químicas interrelacionadas que las generaron de una manera sencilla.
Claramente, todo esto debe haber pasado antes de que surgiese la vida. ¿Pero cómo?
Una idea es que los grupos de moléculas
pueden formar conjuntos autocatalíticos. Estos son fábricas químicas
autosostenibles, en las que el producto de una reacción es la materia
prima para otra. El resultado es un ciclo autocontenido de reacciones
químicas.
Hoy, Stuart Kauffman de la Universidad
de Vermont en Burlington y un par de colegas echaron un vistazo a las
más amplias propiedades matemáticas de los conjuntos autocatalíticos. Al
examinar esta descripción más extensa, llegaron a la asombrosa
conclusión de que podría tener notables consecuencias para nuestra
comprensión de la complejidad, evolución y el fenómeno de la emergencia.
Empiezan derivando algunas propiedades
matemáticas generales de los conjuntos autocatalíticos, demostrando que
tales conjuntos pueden crearse a partir de subconjuntos autocatalíticos
de distintos tipos, algunos de los cuales pueden solaparse.
En otras palabras, los conjuntos autocatalíticos pueden tener una estructura compleja por sí mismos.
Pasan a demostrar cómo la evolución
puede trabajar sobre un único conjunto autocatalítico, produciendo
nuevos subconjuntos dentro de los que son mutuamente dependientes entre
sí. Este proceso configura un entorno en el que pueden evolucionar los
nuevos subconjuntos.
“En otras palabras, las estructuras
autosostenibles funcionalmente cerradas pueden surgir a un nivel mayor
(un conjunto autocatalítico de conjuntos autocatalíticos), es decir,
verdadera emergencia”, comentan.
Este es un interesante punto de vista
sobre la emergencia y ciertamente parece una aproximación sensata al
problema del origen de la vida. No es difícil imaginar a un grupo de
moléculas que funcionan juntas de esta forma. Y, es más, los bioquímicos
recientemente han descubierto conjuntos autocatalíticos simples que se
comportan exactamente de esta forma.
Pero lo que hace que este enfoque sea
tan potente es que las matemáticas no dependen de la naturaleza de la
química – es independiente del sustrato. Por lo que los bloques básicos
de un conjunto autocatalítico no tienen por qué ser siquiera moléculas
sino que pueden ser unidades que puedan manipular otras unidades de la
forma requerida.
Estas unidades pueden ser entidades
complejas por sí mismas. “Tal vez no es demasiado aventurado pensar, por
ejemplo, en el conjunto de especies bacterianas de tu intestino (varios
cientos de ellas) como un gran conjunto autocatalítico”, dicen Kauffman
y sus colegas.
Y van incluso más lejos. Señalan que la
economía es básicamente el proceso de transformar materia prima en
productos tales como martillos y palas que a su vez facilitan una
posterior transformación de materia prima, y así sucesivamente. “Tal vez
podemos ver también la economía como un conjunto autocatalítico
(emergente), que muestra algún tipo de cierre funcional”, especulan.
¿Podría ser que la misma idea – la
teoría general de conjuntos autocatalíticos – explique el origen de la
vida, la naturaleza de la emergencia y proporcione unas bases
matemáticas para la organización de la economía?
Tal y como Kauffman y sus colegas
comentan modestamente: “Creemos que merece la pena trabajar en estas
ideas y desarrollarlas más”.
Estamos ansiosos por seguir los progresos en este trabajo.
Artículo de Referencia: arxiv.org/abs/1205.0584: The Structure of Autocatalytic Sets: Evolvability, Enablement, and Emergence
Fecha Original: 7 de mayo de 2012
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