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3.2. Criterios para definir la vida

Si se recapitula lo visto hasta ahora, buscando compaginar la teoría celular y la teoría de la evolución de Darwin con las aportaciones de Schrödinger, llama la atención la doble imagen de los organismos que parece emerger de dicha panorámica:

  1. Por un lado son entidades que se reproducen, dotadas de moléculas de ADN que experimenta mutaciones heredables que sirven de sustrato a la evolución por selección natural.
  2. Por otra parte, los organismos son “máquinas de supervivencia” extraordinariamente complejas, que se mantienen gracias a la energía que fluye a su través.

 

Virus
Fotografía de MET del virus Parainfluenza, responsable de infecciones respiratorias. Carece de estructuras y procesos celulares, y consta únicamente de una molécula de ARN y de una cubierta de proteínas (http://phil.cdc.gov/phil).

Quizá la parte más difícil de la Biología consista en articular ambas descripciones. ¿Son igual de esenciales? Un mulo no se reproduce, aunque conserva su estructura disipando energía y está vivo. En el extremo opuesto, los virus no son células ni tienen metabolismo (derecha), pero se reproducen usando la “maquinaria” de células a las que parasitan. ¿Están vivos?

Un intento de poner en orden estas ideas y hallar una definición explícita de vida procede del biólogo húngaro Tibor Gánti (1933-2009), quien en 1971 determinó las propiedades esenciales de los seres vivos y las separó de las puramente accidentales. Es decir, distinguió dos tipos de criterios de la vida:

  1. Los criterios absolutos abarcan las propiedades que son necesarias y suficientes para que un objeto sea un sistema vivo. Según estos criterios, un sistema vivo:
    1. Es una unidad individualizada del entorno, que pierde sus propiedades si se subdivide en partes.
    2. Disipa energía, manipulándola por medios químicos (metabolismo) para realizar trabajo que le permita reaccionar frente a cambios externos (irritabilidad) y mantener su medio interno relativamente invariable (homeostasis).
    3. Posee un subsistema que conserva la información precisa para su desarrollo y funcionamiento y un subsistema capaz de “leer” y “utilizar” dicha información.
  2. Los criterios potenciales puede poseerlos un ser vivo, aunque no obligatoriamente (sin embargo, son decisivos para la expansión de la vida en la Tierra):
    1. Es capaz de crecer y de reproducirse.
    2. Si la reproducción no es del todo exacta se originan variaciones heredables.
    3. Debe morir en algún momento.

Podemos preguntarnos ahora cuál será el sistema más sencillo al que podamos calificar de “vivo”. Gánti descubrió que una célula debería constar como mínimo de:

1. Un subsistema limitante
El criterio 1A impone a la célula una estructura, la membrana plasmática, capaz de impedir que los componentes celulares salgan del sistema, se pierdan y la célula deje de existir como tal. Como esos componentes son polares, por hallarse en un medio acuoso, las moléculas de la membrana plasmática deben ser a la vez apolares (para impedirles el paso) y polares (para poder existir en un entorno acuoso). Hay moléculas con estas características, como los glicerofosfolípidos que estudiaremos en la siguiente Unidad.
 
2. Un subsistema metabólico (criterio 1B)
Se trata esencialmente de un reactor químico fluido capaz de sintetizar sus propios componentes moleculares y los de los otros subsistemas a partir de nutrientes de alto contenido energético. Se corresponde con el citoplasma celular.
 
3. Un subsistema informativo (criterio 1C)
Consta de una o varias moléculas de un polímero capaz de duplicarse y, a la par, controlar el crecimiento celular. El ADN puede cumplir este propósito gracias a que cada una de sus hebras es una especie de copia en negativo de la otra; si se separan, cada hebra podrá servir de “molde” para regenerar su complementaria.

Existen en la actualidad células que se hallan próximas a este modelo. Sin embargo, todas las células conocidas (como las bacterias de la imagen siguiente) incorporan, además de los tres subsistemas mínimos, otros elementos adquiridos en el transcurso de la evolución:

  • Todas tienen enzimas, catalizadores específicos capaces de acelerar una reacción metabólica concreta sin consumirse en el proceso. Suelen estar formadas por proteínas.
  • La presencia de proteínas conlleva la necesidad de fabricarlas. Eso ocurre en corpúsculos llamados ribosomas. Los ribosomas necesitan “planos” que les indiquen en qué orden deben disponer los aminoácidos que forman la secuencia de cada proteína. Los ácidos nucleicos (ARN o ADN) asumen ese papel.
Neisseria gonorrhoeae
Micrografía electrónica de la bacteria Neisseria gonorrhoeae, causante de la gonorrea, aumentada 100.000 veces (fuente: http://phil.cdc.gov/phil).
 

La energía libre que usan los seres vivos procede en última instancia del Sol. Las llamadas células fotótrofas (literalmente, “que comen luz”) poseen moléculas coloreadas (pigmentos) capaces de captar la energía solar; ejemplos de tales moléculas son las clorofilas y los carotenoides que estudiaremos en las Unidades 8 y 9. Las células que se limitan a ingerir nutrientes y degradarlos a moléculas menores, liberando su energía, se llaman quimiótrofas.

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