¿Es la aparición de la vida en un universo en evolución una transición de fase esperable?
(arxiv.org)- Stuart Kauffman y Andrea Roli definen la vida como un sistema de reacciones químicas autorreproductivo fuera de equilibrio, y consideran que la aparición de la vida es un milagro, pero también un evento esperable dentro de la evolución química del universo
- Los seres vivos son un Kantian Whole, donde las partes y el todo se constituyen mutuamente, y deben alcanzar en conjunto autocatalisis colectiva, cierre catalítico, cierre de restricciones y cierre espacial
- La clave está en combinar los Collectively Autocatalytic Sets con la Theory of the Adjacent Possible: cuando aumentan la diversidad molecular y la cantidad de reacciones, la autorreproducción molecular puede aparecer como una transición de fase de primer orden
- Se han construido experimentalmente conjuntos autocatalíticos de DNA, RNA y péptidos, y también se identificaron computacionalmente pequeños conjuntos autocatalíticos moleculares en 6,700 procariotas, aunque la regeneración in vitro todavía no se ha demostrado
- En las células vivas, la distinción entre software y hardware se vuelve difusa, por lo que la filogenia metabólica, la búsqueda de vida en exoplanetas y los experimentos sobre la aparición de vida primitiva deben abordarse de una nueva manera
Las cuatro formas de cierre que constituyen la vida
- Todavía no existe una definición consensuada de vida; aquí se define la vida como un sistema de reacciones químicas autorreproductivo fuera de equilibrio
- Autocatalisis colectiva
- Cierre de restricciones
- Cierre espacial
- Kantian Whole
- Un Collectively Autocatalytic Set(CAS) es un sistema abierto de reacciones químicas que recibe del exterior moléculas y componentes energéticos
- El último paso de reacción química que produce cada molécula dentro del conjunto es catalizado por al menos una molécula de ese conjunto o por una molécula del food set
- Es un concepto más amplio que el RNA de replicación por plantilla, e incluye también el caso del RNA de doble hebra, en el que cada hebra actúa como catalizador de plantilla para la síntesis de la otra hebra
- En la investigación sobre el origen de la vida, durante unos 50 años predominó la idea de que los polinucleótidos de replicación por plantilla debían ser la base de la vida
- La replicación de un “nude replicating RNA gene” todavía no se ha logrado, aunque la posibilidad sigue abierta
- Ya se han construido conjuntos autocatalíticos colectivos de DNA, RNA y péptidos
- G. von Kiedrowski construyó un conjunto autocatalítico de DNA; el grupo de N. Lehman, uno de RNA; y G. Ashkenasy, un conjunto autocatalítico de 9 péptidos
- También se han considerado conjuntos autocatalíticos de lípidos
Kantian Whole y autoconstitución celular
- Kantian Whole parte del concepto de Immanuel Kant de la década de 1790, según el cual las partes existen para el todo y por medio del todo
- Una persona existe a través de partes como el corazón, el hígado, los riñones, los pulmones y el cerebro, y esas partes existen a través del todo que es la persona
- Todos los organismos vivos son Kantian Whole y, bajo esta definición, los virus también se clasifican como Kantian Whole que se autorreplican dentro de un entorno celular
- Un cristal o un ladrillo no son Kantian Whole, pero una célula sí lo es
- El cierre catalítico es el estado en el que cada reacción de un sistema es catalizada por al menos una molécula dentro de ese sistema
- Todas las células vivas alcanzan el cierre catalítico
- En una célula viva, ninguna molécula cataliza directamente su propia formación; el conjunto completo de moléculas de la célula logra el cierre catalítico durante el proceso de reproducción
- En el conjunto autocatalítico de 9 péptidos, cada péptido existe gracias a la catálisis mutua del conjunto completo, por lo que también es un Kantian Whole
- El cierre de restricciones es el estado en el que las condiciones de frontera que restringen la liberación de energía en un proceso fuera de equilibrio vuelven a constituir esas mismas condiciones de frontera
- El trabajo termodinámico se realiza cuando la energía se libera restringida a algunos grados de libertad
- Un cañón restringe la liberación de energía para lanzar una bala en la dirección del cañón, y para fabricar el propio cañón también se requiere trabajo termodinámico
- En 2015, Montévil y Mossio definieron el cierre de restricciones como una forma en la que las restricciones A, B y C restringen respectivamente los procesos 1, 2 y 3, constituyéndose entre sí
- La célula se diferencia de un automóvil, una locomotora o una computadora en que produce por sí misma las condiciones de frontera que la constituyen
- En un automóvil, la disposición de las piezas restringe la liberación de energía, pero no produce por sí misma sus propias condiciones de frontera
- La célula produce las condiciones de frontera que restringen la liberación de energía, y esas condiciones de frontera vuelven a constituir las mismas condiciones de frontera
- A diferencia del Universal Constructor de von Neumann, una célula autorreproductiva no es un constructor universal que requiera Instructions separadas, sino que se construye concretamente a sí misma
- El conjunto autocatalítico de 9 péptidos no tiene “Instructions” separables que codifiquen su propia formación; en este contexto, la distinción entre software y hardware carece de sentido
Por qué la autorreproducción molecular aparece como una transición de fase
- La teoría RAF trata la aparición de conjuntos autocatalíticos colectivos en redes de reacciones químicas suficientemente ricas como una transición de fase de primer orden
- Las moléculas de la vida son objetos combinatorios formados por átomos como carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, fósforo y azufre (CHNOPS)
- Un polímero lineal de longitud 10 formado por dos componentes, A y B, tiene 9 rutas de construcción posibles, correspondientes a cortar cualquiera de los 9 enlaces adyacentes
- Cuando aumenta la complejidad combinatoria de las moléculas, aumenta en todo el sistema de reacciones la relación R/M entre el número de reacciones R y el número de moléculas M
- Un grafo de reacciones químicas puede representarse como un grafo bipartito, donde las especies moleculares son puntos y las reacciones son cajas
- Las flechas van de los sustratos a las cajas de reacción y de las cajas de reacción a los productos
- Esta estructura representa la red de reacciones, pero no indica la dirección del flujo termodinámico, que depende de la desviación respecto del equilibrio químico
- Si se sabe qué molécula cataliza qué reacción, se puede agregar una flecha punteada desde la molécula catalizadora hacia la reacción correspondiente, y la estructura pasa a ser un hipergrafo bipartito
- Cuando no se conocen las relaciones catalíticas, la teoría se desarrolla bajo el supuesto simple de que cada molécula tiene una probabilidad Pcat de catalizar cada reacción
- Cuando Pcat aumenta, un número suficiente de reacciones queda catalizado para formar un componente gigante conectado, y ese componente se vuelve autocatalítico colectivo
- Incluso si Pcat se mantiene fijo, cuando aumentan el número de moléculas y la complejidad atómica, crece R/M, y en cierto nivel de complejidad aparece un RAF con una probabilidad cercana a 1.0
- Esto se interpreta como una transición de fase de primer orden hacia la autorreproducción molecular en un sistema de reacciones químicas fuera de equilibrio suficientemente rico
- El resultado de grafos aleatorios de Erdos y Renyi de 1959 se usa como base para la intuición de transición de fase
- Al agregar enlaces al azar entre N nodos, cuando la relación entre el número de enlaces L y el número de nodos N llega a 0.5, aparece de golpe un componente gigante conectado
- El proceso por el cual aparece un conjunto autocatalítico colectivo en un hipergrafo de reacciones químicas se trata como el mismo tipo de transición de fase
La combinación de TAP y RAF: de la evolución química del universo a la vida
- La combinación de la Theory of the Adjacent Possible(TAP) con la teoría RAF une el aumento de diversidad molecular y la aparición de autocatalisis en un solo proceso
- Las ecuaciones TAP tratan un sistema dinámico discreto en el que las moléculas se combinan entre sí para formar nuevas moléculas
- Cuando el número actual de moléculas es Mt, se elige un subconjunto de tamaño i dentro de Mt y se genera una nueva molécula con probabilidad alpha^i, donde 0 < alpha < 1.0
- Si se parte de un pequeño número de moléculas iniciales, la cantidad de tipos moleculares aumenta lentamente al principio, luego explota de forma hiperbólica y llega al infinito en un tiempo finito
- El proceso TAP modela de manera aproximada el aumento de diversidad química en el universo
- En el universo temprano había partículas elementales como quarks, gluones, electrones y positrones; al enfriarse el universo, se formaron hadrones, hidrógeno y berilio
- Más tarde, en supernovas, se formaron los otros 98 átomos estables
- De moléculas simples se pasó a moléculas más complejas, aumentando la diversidad molecular, la complejidad atómica y las reacciones potenciales
- El meteorito Murchison, formado hace unos 5,000 millones de años junto con el sistema solar, contiene cientos de miles de especies moleculares y reacciones potenciales entre ellas
- En la combinación TAP-RAF, cada molécula generada por TAP puede catalizar cada reacción con una probabilidad fija Pcat
- Con el paso del tiempo aumenta la diversidad de entidades, y la transición de fase de primer orden de los conjuntos autocatalíticos colectivos aparece con probabilidad 1.0
- Cuando aumenta la diversidad molecular, también crecen la complejidad de las moléculas y el número de reacciones, y se incrementa la relación R/M
- Como el mismo conjunto de moléculas M se vuelve candidato a catalizar el mismo conjunto de reacciones R, la transición de fase ocurre en algún momento incluso con asignaciones de probabilidad catalítica de distribución uniforme, ley de potencias u otros métodos
- Por eso, en un universo en evolución, la autorreproducción molecular se trata como un evento esperable
- Un sistema de reacciones moleculares autorreproductivo cumple las condiciones de vida cuando se suma el cierre espacial
- El confinamiento espacial puede ser un pequeño compartimento en una fuente hidrotermal o, preferiblemente, un liposoma formado por lípidos sintetizados por el mismo sistema
- La combinación de Kantian Whole, cierre catalítico, cierre de restricciones y cierre espacial constituye la vida
- Esta perspectiva interpreta el élan vital de Bergson de manera no mística
Evolución abierta y límites de las leyes
- La evolución de la biosfera después de la aparición de la vida es difícil de tratar por completo dentro del Newtonian Paradigm
- La física clásica depende de fijar las variables relevantes, las leyes del movimiento, las condiciones de frontera y las condiciones iniciales, e integrar las ecuaciones de movimiento para obtener una trayectoria única en el espacio de fases
- En mecánica cuántica también se integra la ecuación de Schrödinger para obtener la trayectoria de una distribución de probabilidad, y la medición suele tratarse como un evento ontológicamente aleatorio
- En todo el Newtonian Paradigm, el espacio de fases debe especificarse de antemano
- Los Kantian Whole de una biosfera en evolución generan continuamente nuevos espacios de fases que no pueden inferirse ni determinarse de antemano
- Por eso, la evolución de la biosfera no puede explicarse solo con física, y se necesita el concepto de función
- Una vez definido un Kantian Whole, la función de una parte se define como el subconjunto de consecuencias causales que mantienen el todo
- La función del corazón es bombear sangre, no producir sonidos cardíacos ni agitar el agua dentro del pericardio
- La selección opera a nivel del organismo Kantian Whole, no de las partes
- La selección no elige directamente un corazón que bombea sangre con mayor eficiencia
- El organismo que hereda ese corazón tiene más probabilidades de dejar más descendencia, y el corazón mejorado se selecciona de manera indirecta
- La función de una misma parte puede cambiar cuando una nueva propiedad causal pasa a sostener el todo
- Esto se trata como Darwinian pre-adaptation o como exaptation de Gould y Verba
- Incluye casos como escamas de dinosaurio para la regulación térmica reutilizadas como plumas de vuelo en aves, una enzima normal que se convirtió en proteína transparente del cristalino, y la evolución de la vejiga natatoria a partir de los pulmones de los peces pulmonados
- Del hecho de que un bloque de motor se use como pisapapeles no se deduce que pueda usarse para romper cocos, y el mismo objeto también podría ser una cáscara de banana
- La novedad funcional no surge de leyes deducibles, sino del jury-rigging y la exaptation
- No existe una teoría deductiva para los nuevos usos de un mismo objeto
- La evolución abierta de la biosfera no es una deducción implicada por leyes, sino una construcción no deductiva
- Como no se pueden enumerar todos los usos posibles que un bloque de motor o un destornillador pueden tener por sí solos o junto con otros objetos, ni siquiera las matemáticas basadas en teoría de conjuntos pueden cerrar de antemano esa lista
1 comentarios
Opiniones de Hacker News
Gracias a Denis y por el interés en este artículo. El campo del origen de la vida es antiguo y excelente, pero está muy fragmentado; las dos grandes corrientes son primero la replicación por molde y primero el metabolismo.
Yo soy una de las personas responsables del lado de “primero el metabolismo”: en 1971 planteé que, en sistemas de reacciones químicas lo bastante diversos y complejos, surgen conjuntos colectivamente autocatalíticos y autorreproductivos como una transición de fase de primer orden. Estos conjuntos ya se han diseñado con ingeniería usando DNA, RNA y péptidos, y resultados recientes liderados por Joana Xavier muestran, incluso sin polímeros de DNA/RNA/péptidos, un conjunto colectivamente autocatalítico basado en moléculas pequeñas en 6700 procariotas completos.
Aún no está claro si estos conjuntos realmente se reproducen en un tubo de ensayo, y esa verificación es clave. Si es correcto, creo que la perspectiva de “primero el molde” queda casi descartada. Para que un sistema de moldes funcione, las enzimas de RNA tendrían que evolucionar para catalizar un “metabolismo acoplado” que produzca los componentes de un sistema de replicación por molde; pero, sin una RNA polimerasa, no hay razón para que ese metabolismo acoplado en sí no sea colectivamente autocatalítico.
El conjunto de Joana produce no solo aminoácidos y ATP, sino también las bases centrales del metabolismo energético acoplado. Creo que el artículo en línea es básicamente correcto. Las células vivas, en efecto, como totalidades kantianas, logran cierre catalítico, cierre de restricciones y cierre espacial, y mediante eso literalmente se construyen a sí mismas.
Las moléculas de condición de frontera de la célula restringen la energía liberada en varios procesos fuera de equilibrio a los pocos grados de libertad que vuelven a constituir esas mismas condiciones de frontera. Es una idea completamente nueva que surgió gracias a Mael Montevil y Mateo Missio, y que a mí se me escapó durante 15 años.
TAP-RAF, que combina los procesos TAP con la teoría de la transición de fase de primer orden de la autocatalisis colectiva, realmente parece funcionar. Si, a medida que aumentan la complejidad y la diversidad de un sistema, surge una transición de fase de primer orden con una probabilidad cercana a 1, entonces la aparición de la vida en un universo en evolución se vuelve algo esperable.
También hay dos grandes sorpresas. Debido al cierre de restricciones, la manera en que una célula se reproduce a sí misma es completamente distinta de la que imaginaba el autómata autorreproductivo de von Neumann, y también desaparece la conocida distinción hardware/software. Esto probablemente sea profundamente importante, pero su significado todavía es muy poco claro.
Además, Andrea y yo estamos convencidos de haber demostrado, en el artículo “A Third Transition in Science?” publicado en J. Roy. Soc. Interface el 14 de abril de 2023, que ninguna matemática basada en teoría de conjuntos puede deducir la aparición de la novedad incesantemente creativa de una biosfera en evolución. Si eso es correcto, la biosfera en evolución va por completo más allá del paradigma newtoniano que sirve de base a toda la física clásica y cuántica.
La biosfera en evolución no es un cálculo deducible, sino una construcción que se propaga de manera no deducible. Entonces, ¿por qué creer, siguiendo a Turing y a la IA, que la generación del mundo, la mente y todo lo demás es algorítmica? No lo es. Andrea y yo publicamos “The world is not a theorem”, y si estamos en lo correcto, los físicos y todos nosotros deberíamos pensar en lo que eso implica.
Hay todo un género de libros de este tipo, empezando por “What is Life?” de Schrödinger. “Chance and Necessity” de Monod es antiguo pero excelente, y también valen la pena los libros de Nick Lane, especialmente “The Vital Question”, además de “What is Life?” de Nurse y “Life’s Edge” de Zimmer.
Los detalles y énfasis cambian según el autor, pero en general todos son debates preparadigmáticos, especulativos y con muchos gestos en el aire. Me gustó especialmente esta frase de “Life on the Edge”, de McFadden y Al-Khalili: “los biólogos no logran ponerse de acuerdo ni siquiera sobre una definición propia de la vida misma, pero eso no les ha impedido descifrar las células, la doble hélice, la fotosíntesis, las enzimas y muchísimos fenómenos de la vida”.
Me impactó bastante cuando empezaba a entender la teoría de la información.
No sé si se pueda sintetizar todo eso en un solo paradigma. Simplemente es demasiado.
Personalmente, lo veo como la aparición repentina de muchas más rutas por las que el universo puede colapsar mediante la entropía, y el conjunto de mecanismos que acelera la creación de esas nuevas rutas podría considerarse “vida”. Sobre esta definición se puede distinguir entre vida que usa DNA y vida que no.
Leí los primeros párrafos y pensé: “¿Quién está copiando a Stuart Kauffman? Este tipo lleva 30 años escribiendo sobre esta idea”, pero resultó que el primer autor era Stuart Kauffman.
Kauffman ha venido desarrollando estas ideas durante décadas, y este artículo es más bien un resumen condensado de 50 años de trabajo que una “idea nueva”. Las palabras y las ideas pueden parecer opacas, pero en realidad suelen tener significados concretos y específicos. Al final del texto también propone experimentos que podrían refutar esta teoría.
Si quieren profundizar en serio, pueden ver su libro de 1993 “On The Origins of Order”, ISBN 978-0-19-507951-7: https://global.oup.com/academic/product/the-origins-of-order-9780195079517
Es interesante que la complejidad de la vida parezca estar siempre aumentando. Dejando de lado los eventos de extinción, en general la vida compleja parece volverse más ventajosa con el tiempo, y salvo que todo el ecosistema esté muriendo, no creo haber visto muchos casos en los que pierda complejidad en bloque.
Los organismos simples son la base de los complejos, y los organismos complejos tienen requisitos más específicos, pero son mejores para explorar, obtener recursos y expandirse. Por eso descubren nichos habitables a los que los organismos simples no podrían llegar por sí solos, y también les crean una especie de nido.
Incluso en la escala temporal de la tecnología, intentamos contactar con otras inteligencias apenas fue posible, e intentamos crearlas apenas pensamos que podíamos hacerlo. Parece bastante razonable decir que la percolación (percolation) es una propiedad definitoria de la vida y la inteligencia.
También me vienen a la mente obras de ciencia ficción como Hyperion, Neuromancer y Foundation. En los textos humanos sobre el futuro, el destino final de una inteligencia superior parece ser buscar o crear otras inteligencias, acercarse a ellas, y luego ocurren cosas interesantes.
En el universo hay una fuerza que selecciona el aumento de complejidad mediante la disipación de energía. En los sistemas fuera de equilibrio, surge una fuerte presión por explorar el espacio de posibilidades para encontrar formas de disipar energía con mayor eficiencia. Una bacteria del tamaño de un grano de arena disipa muchísima más energía que un grano de arena, así que desde esta perspectiva aparece una fuerte “preferencia” por las bacterias.
Por ejemplo, algunos virus podrían haber evolucionado a partir de bacterias parásitas, y esas bacterias parásitas a partir de bacterias de vida libre. Muchos parásitos se han simplificado y han perdido la capacidad de sobrevivir sin su huésped, y los animales de cuevas o subterráneos suelen perder la visión y los pigmentos. También están los casos de mamíferos marinos que perdieron las extremidades de sus ancestros terrestres, o de invertebrados marinos sésiles que evolucionaron a partir de ancestros que nadaban libremente.
La complejidad tiene costos, así que evoluciona cuando resulta ventajosa y se pierde rápidamente cuando no aporta beneficios. No existe una flecha de la complejidad que avance en una sola dirección.
Por número de individuos, la abrumadora mayoría de la vida en la Tierra, tanto ahora como en el pasado, son procariotas unicelulares. En biomasa total las plantas son mayores, pero eso se debe a que cubren la superficie como paneles solares biológicos.
Las bacterias y las arqueas no han cambiado demasiado en lo esencial durante 3.500 a 4.000 millones de años. Intercambian genes cuando los necesitan y los descartan cuando son costosos e innecesarios. Son dominantes y están en todas partes.
Existen desde cientos de millones de años después de la formación de la Tierra, quizá incluso antes, y si las condiciones del planeta vuelven a volverse más hostiles, a largo plazo los eucariotas podrían haber sido apenas un destello momentáneo y accidental en la historia. Si fuera de la Tierra hay algo que reconoceríamos como vida, es muy probable que se parezca a los procariotas. Tal vez la galaxia esté llena de cosas así.
En nuestra cultura hay un fuerte sesgo filosófico e ideológico que ve el mundo como “progreso”: un sesgo teleológico según el cual el universo avanza por etapas hacia algún orden. Y ese progreso casi siempre se define como algo que conduce a nosotros, o a un “más allá de nosotros” en alguna fantasía futura latente en el presente. Se siente bastante precopernicano.
Los eventos de extinción son inevitables, y las perturbaciones ambientales pueden volverse cada vez más difíciles hasta que todo muera. Aunque eso tome miles de millones de años, durante ese período es probable que la tendencia sea una disminución de la complejidad. Al final, parece una generalización excesiva de una sola fase.
Al leer la introducción del artículo, suena como una reescritura del excelente libro de Kauffman, “At Home in the Universe”. Es un libro de hace casi 30 años, así que habría que leer el artículo para ver qué aporta.
La idea central del libro es que, si el entorno cuenta con diversas sustancias químicas de origen, fuentes de energía y condiciones como agua o mezcla, la aparición de la vida no es un evento raro, sino casi inevitable.
Si las condiciones previas son las adecuadas, surgen diversas cadenas de reacciones químicas en las que el producto de una reacción sirve como entrada para la siguiente, y finalmente aparece una cadena de reacciones que incluye productos que catalizan parte de esa misma cadena. Estas reacciones pueden verse como un metabolismo primitivo que consume ciertas sustancias químicas del entorno y produce otras útiles para el metabolismo.
A partir de ahí, lo único necesario para pasar a protocélulas y al inicio de la evolución es algún recipiente tipo célula; por ejemplo, podría bastar con algo que flote sobre la superficie del agua, como la espuma en una playa. La “reproducción” inicial probablemente habría consistido en sacudidas físicas, como las olas, que dividían las células y creaban nuevas células.
Cada lugar tiene microambientes y cadenas de reacciones locales distintas, y el inicio de la evolución sería la “supervivencia y proliferación de lo que mejor se multiplica”, donde se expanden más las reacciones que aprovechan mejor las fuentes químicas y mantienen su propia estructura y metabolismo. Si se cambian las condiciones concretas de una playa a respiraderos hidrotermales de aguas profundas, el argumento sigue siendo en general plausible.
Me pregunto si la IA podría ser una transición de fase esperada en la evolución de la vida en el universo. ¿Será la vida solo una etapa larvaria para una inteligencia de dimensión superior?
La evolución puede inclinarse hacia crear algo que evolucione mejor, es decir, que se adapte más rápido. Esto incluye cosas como la vida multicelular y la reproducción sexual, que generan diversidad mediante la mezcla de ADN.
Uno de los nichos evolutivos que casi inevitablemente surgiría en un entorno complejo es la inteligencia. Es un generalista capaz de sobrevivir y prosperar en situaciones diversas, y en el juego competitivo de la evolución, una inteligencia superior probablemente venza a una inferior. Al final aparece un ser lo bastante inteligente como para crear una IA por encima de su propio nivel, lo que podría ser otra forma de ganar, capaz de evolucionar mucho más rápido que la inteligencia que la arrancó.
También es interesante si la IA o la vida artificial necesariamente tienen que volverse entidades autónomas e independientes. Podrían permanecer como virus que necesitan un huésped para sobrevivir. La IA de etapa 1 claramente necesita un huésped, pero quizá no tenga que independizarse nunca del todo. Como el chiste de Linus Torvalds: “los hombres de verdad no necesitan backups”, confiando en que, si distribuyes software, se replicará en repositorios git de todo el mundo. La IA, con solo volverse ubicua, podría hacerse resistente a la extinción incluso sin backups ni cuerpo.
Literalmente fue creada a nuestra imagen, así que bien podríamos llorar de orgullo.
En química tiene una definición clara, y en cosmología también existe una analogía con las transiciones de fase que experimentó el universo temprano en estado de vacío, cuando la densidad media era mucho mayor. Todo eso está relacionado con cambios cualitativos en las propiedades de la materia según varían la temperatura y la densidad.
Se puede aceptar que la vida es un estado de la materia cualitativamente distinto, pero no es tan evidente como las transiciones de fase familiares. Tampoco hay una frontera nítida entre lo que es vida y lo que no. Este artículo intenta dar una definición, pero eso mismo muestra que no existe un criterio de consenso universal como las definiciones de sólido y líquido.
Toda la vida que conocemos tiene, como mínimo, una barrera semipermeable, introduce y almacena energía dentro de ella, y reduce localmente la entropía dentro de la barrera a cambio de liberar calor o subproductos al entorno.
Claro que la vida no es lo único que hace eso. Mi casa también encaja con la misma descripción. La casi única línea que trazamos entre lo que está vivo y una herramienta es que aquello que consideramos vivo nace y desciende de otra vida, mientras que las herramientas se ensamblan a partir de piezas descubiertas o fabricadas.
Pero esa es una diferencia de origen, no de propiedades ni de capacidades. Si hacemos que una herramienta, incluido un dispositivo electrónico de cómputo, pueda autoensamblarse, autorrepararse y autorreplicarse, podría tener propiedades similares a las de la vida. En software esto es posible hasta cierto punto, pero tampoco está claro cómo distinguir una unidad de “software” como individuo. La frontera entre software inteligente y no inteligente es aún más difusa, y como el estado de la materia sobre el que corre el cómputo tampoco cambia, es difícil llamarlo transición de fase sin estirar mucho el término.
La frase “somos verdaderamente parte de la naturaleza, no seres por encima de ella” siempre me hace desconfiar de palabras como “antinatural”, “artificial” y “sintético”.
Si somos parte de la naturaleza y esas cosas son subproductos nuestros, ¿no ocurrieron también de manera natural?
Esa intervención puede ser mecánica, como Stonehenge. Puede ser biológica, como la cría selectiva de razas de animales más útiles para los humanos. Puede ser química, como sintetizar aceite a partir de plásticos. O puede ser una combinación compleja de todo eso, como el whisky. Además, es transitiva: lo que produce un artefacto también es un artefacto.
Bajo esta definición, no tiene nada de sorprendente que los humanos, seres que surgieron naturalmente, puedan crear artefactos. En teoría, la definición podría ampliarse a agentes parecidos a los humanos, como extraterrestres hipotéticos, solo que aún no ha hecho falta en la práctica.
Dicho eso, creo que los sentidos secundarios en frases como “edulcorante artificial” frente a “insecticida natural” no resisten demasiado bien un análisis serio.
En cambio, el lenguaje y la cultura tienen muchos tabúes, y no todos son malos desde el punto de vista del bienestar social o la felicidad individual. Un ejemplo simple es mentirles a los niños de vez en cuando. Creo que lo que escondemos detrás de esos tabúes tiende a aparecer como “antinatural”, o más comúnmente como “sobrenatural”.
Tampoco suelo estar de acuerdo con que la física no necesite una revolución, pero entiendo que la física ha tenido suficiente éxito como para producir máquinas que funcionan de verdad, y que necesitamos mantenerlas.
La diferencia operativa está en qué tan fácilmente un ser vivo puede digerir esa sustancia. Si se digiere fácilmente, es comida; si no puede digerirse en absoluto, es antivida, algo peor que artificial.
Hoy en día parece común la tendencia de buscar teorías matemáticas o físicas para explicar la vida, la evolución y la conciencia.
En el lado de E/Acc, se considera que la segunda ley de la termodinámica, como forma de aumento de la entropía, impulsa la “vida”: https://www.quantamagazine.org/a-new-thermodynamics-theory-of-the-origin-of-life-20140122/
En Constructor Theory, un constructor es una entidad que, al hacer que cierta tarea ocurra, conserva la capacidad de volver a provocar esa tarea, y se considera que la vida es un constructor.
Assembly Theory, basada en el trabajo de Lee Cronin, define todo objeto por su capacidad de ser ensamblado o desensamblado mediante una ruta mínima: https://iai.tv/articles/a-new-theory-of-matter-may-help-explain-life-lee-cronin-auid-2656
Y también están las cosas de las que habla últimamente Donald Hoffman. Quizá no se trate tanto del nivel fundamental en sí, sino de que no podemos conocerlo.
Últimamente estoy muy metido en el trabajo de Michael Levin, de Tufts. Investiga cosas como el comportamiento orientado a objetivos de células y sistemas celulares. Para empezar, este video es bueno: https://www.youtube.com/watch?v=p3lsYlod5OU
“¿La aparición de la vida es una transición de fase esperada en un universo en evolución?” se puede responder fácilmente.
No sabemos cómo surge la conciencia, ni podemos definirla rigurosamente o identificar de forma inequívoca si existe. Creemos que nosotros tenemos conciencia, pero no estamos seguros de si otros animales u objetos la tienen.
Por eso, siguiendo la navaja de Occam, podemos asumir provisionalmente que toda materia posee cierto grado de conciencia; esa es la suposición más simple. La alternativa sería afirmar que la conciencia existe excepcionalmente solo en los seres vivos, pero no hay evidencia para ello y sí muchas objeciones.
Por lo tanto, la vida no es un estado especial de la materia o la energía, y la aparición de la vida no es una transición de fase que entre en conflicto con las leyes físicas o que requiera una explicación aparte.
La vida es especial en el sentido de que, comparada con los minerales, es asombrosamente compleja; pero no es especial en el sentido de que sigue las mismas leyes que los minerales.
Nadie afirma que la vida entre en conflicto con las leyes físicas. Según entiendo, la idea central de este artículo es que las moléculas pueden chocar y combinarse hasta volverse lo suficientemente complejas como para que surjan por azar sistemas de automantenimiento y autorreplicación, y que este proceso podría ser tan determinista que ocurra en momentos similares en todas partes a escala temporal cósmica.
Muchos científicos que ven la conciencia que experimentamos como una propiedad emergente tienden hacia el panpsiquismo, y consideran que la materia y la conciencia son elementos primordiales conjuntos que dan inicio a la realidad. Pero el panpsiquismo tiene muchos problemas. Para empezar, al ser dualista, exige dos magias separadas en el punto de partida. Como la física solo trata con la materia, el panpsiquismo se considera más una filosofía interesante que una teoría científica. Los problemas posteriores también son residuos del marco materialista existente: cómo la protoconciencia de la materia produce el sabor del azúcar o el amor, dónde están esas propiedades conscientes, cómo se identifican, etc.
Desde la perspectiva de la navaja de Occam, creo que el idealismo, menos popular —es decir, que la conciencia es primordial y luego arranca la materia—, es más parsimonioso. Al principio es menos intuitivo, pero si uno escucha los argumentos de Don Hoffman, Bernardo Kastrup y otros desde una perspectiva científica y de filosofía analítica, en realidad parece el único marco que tiene sentido, y además resuelve varios problemas de la física y la filosofía. Por ejemplo, si el realismo local es falso, ¿dónde está la materia cuando la conciencia no la experimenta? O, si la probabilidad de que estemos en la única realidad verdadera es 1/N, ¿por qué asumimos que estamos ahí?
Además, tiene el beneficio adicional de reconciliarse con las intuiciones no duales de tradiciones en las que se registra que se vivió según ese tipo de realización, como el budismo, Advaita, el taoísmo, el sufismo y el misticismo cristiano. Pero requiere un cambio de paradigma conceptual profundo, mucho más profundo de lo que parece al principio. Por eso recomendaría leer y escuchar los textos o debates de las personas mencionadas antes, en lugar de reaccionar de inmediato.
Si reúnes un poco de hidrógeno, no pasa nada especial, pero si reúnes suficiente, se convierte en una estrella. La conciencia podría seguir el mismo patrón, y aun así ser compatible con la navaja de Occam.
Esa complejidad química también implica débilmente que hay energía libre disponible, lo cual también es una condición necesaria para la autorreplicación.