La evolución del comportamiento inteligente: ¿Existe evidencia de propósito en as moléculas complejas de la química?

JULIAN CHELA-FLORES

The Abdus Salam ICTP, I-34014, Trieste, Italy
e
Instituto de Estudios Avanzados, Caracas, R.B.Venezuela.

RESUMEN. ¿Existen en la ciencia leyes, mecanismos generales, o valores especiales de algunas constantes físicas que podrían ser interpretadas en teología natural como indicadores de propósito? El ejemplo de entonación-fina resulta de interés en este contexto, ya que la astrofísica ha llevado a versiones débiles y fuertes del Principio Antrópico. En primer lugar existen algunas coincidencias numéricas notables en las constantes fundamentales de la física que parecen conspirar a favor de la emergencia de la vida inteligente en el universo. (Inicialmente ésta fue una observación atribuida al astrofísico británico Sir Fred Hoyle.) Estos argumentos ya han inspirado discusiones científicas en la frontera cultural con las humanidades. Cabe la pregunta: ¿Existe tal analogía en la bioquímica? Nosotros argumentaremos que la emergencia de la vida inteligente puede ser interpretada, no tan sólo como una conspiración de los valores de las constantes de la física microscópica, sino más bien la vida inteligente también parece ser una conspiración de la evolución biológica. De hecho, tanto la evolución como la convergencia evolutiva, son pertinentes a diversos niveles comenzando con la bioquímica, para concluir con la cosmología. Es nuestro propósito ilustrar algunos aspectos generales de esta interpretación de la emergencia de la vida inteligente en el universo, los cuales han llevado a posiciones discordantes en lo que respecta a la posible replicación de los atributos humanos en el universo.

¿Cuál es la posición de nuestro árbol de la vida en el universo?

Para poder decidir cual es la posición del árbol de la vida en el universo, debemos acudir a la ciencia. Primero que todo debemos poner de lado algunas objeciones filosóficas que tienen raíces profundas en la literatura especializada. La convergencia evolutiva es un aspecto de la evolución que restringe su aleatoriedad. En el libro de Monod, Chance and Necessity, el autor pone demasiado énfasis en el rol que juega la 'casualidad pura' en la evolución. El excluye el rol que la convergencia evolutiva pueda haber tenido en la evolución de la vida en la Tierra. Monod concluye que debemos rechazar la posibilidad que hayan tendencias en la evolución biológica. Esta posición no es tan sólo filosófica, aunque sus implicaciones filosóficas son importantes. La cuestión de tendencias en la evolución es relevante para los temas que conciernen a la astrobiología. Estamos viviendo al final de una enorme revolución tecnológica en la capacidad de indagar si actualmente hay señales de comunicación en la esfera celeste entre civilizaciones. Esta posibilidad surgiría como el fruto de la evolución del comportamiento inteligente más allá de nuestro sistema solar. Debemos señalar el hecho que la casualidad a nivel molecular (es decir, mutaciones en el genoma) no excluye a un nivel más avanzado en la evolución la posibilidad que un organismo demuestre tendencias evolutivas. Otro aspecto de la posible existencia de tendencias en la evolución son también relevantes para la teología natural, como ya ha sido discutido ampliamente por otros autores (Peacocke, 1988).
Este es un sitio apropiado, en la encrucijada de la bioastronomía, filosofía y teología, para abandonar el tema de las implicaciones más profundas de la búsqueda de la vida extraterrestre. Sin embargo, deseamos subrayar la importancia del tema de las tendencias en la evolución para ambos dominios: ya sea en la ciencia como en la teología.
El proyecto de la búsqueda de inteligencia extraterrestre es conocido con las iniciales del proyecto en lengua inglesa (Search for Extra-terrestrial Intelligence, S.E.T.I.). La motivación razonada para este proyecto reside en la suposición que las tendencias en la evolución observadas en la Tierra, podrán servir como base para la comprensión de un eventual 'contacto' entre diferentes formas de civilizaciones, las cuales no pertenecerían al mismo árbol de la vida.
La teología natural, por otra parte, representa la totalidad del conocimiento sobre la religión, a la cual podemos acceder a través del exclusivo razonamiento humano, sin apelar a la revelación. En este contexto, la tendencia hacia cerebros cada vez de mayor tamaño que ha sido observada en la evolución terrestre, bien podría servir para un objetivo de la teología natural, es decir, racionalizar el concepto de la Acción Divina, sin que ello acarree el temor de fracasar en el establecimiento de un diálogo razonable y constructivo con la ciencia.
Haber comprendido que la aleatoriedad en la evolución no contradice la existencia de la convergencia en la evolución, abre una puerta para un progreso real del avecinamiento integrado de todas las formas de la cultura. Tal avecinamiento no caerá en la trampa que remonta a la época de la publicación del trabajo seminal de Charles Darwin, cuando posiblemente por la dificultad de la comunicación entre la ciencia y la religión, emerge una confrontación entre la fe y la razón. Desafortunadamente, tal confrontación todavía no nos ha abandonado del todo hasta la fecha.

Los principios antrópicos débiles de la cosmología y de la biología

No hay dificultad alguna en la cosmología de aceptar el 'principio antrópico débil':

"Introduzcamos un cambio en las leyes (y constantes de la naturaleza). Tal universo muy probablemente no sería compatible con la vida".

Una proposición análoga existe claramente en la bioquímica. En otras palabras:

"Omitamos la abundancia cósmica observada de los elementos biogénicos que son favorables para la vida. Además. omitamos los ambientes (planetas del tipo de la Tierra, o satélites del tipo de Europa), los cuales favorecen la evolución y la adaptación radiativa. La consecuencia sería que la vida no emergería.

Sin embargo, dificultades surgirían en ambos casos, ya sea en la cosmología como en la biología, si los principios antrópicos fuesen formulados en los siguientes términos (llamados 'fuertes', para distinguirlos del caso anterior reconocidos como los 'principios antrópicos débiles'):

(a) Las leyes de la naturaleza, así como las constantes físicas, fueron establecidas de manera tal que los seres humanos surgiesen en el universo

(b) La distribución de los ambientes similares a la Tierra y los satélites similares a Europa surgieron de manera tal de permitir que emergiesen los seres humanos en el universo.

Una evidente dificultad ha sido considerada en algún detalle en nuestro reciente libro (Chela-Flores, 2001). Las leyes de la naturaleza, de acuerdo con la evidencia que nos presenta la vida sobre la Tierra, de unos 3 mil millones de años de antigüedad, implicaría que la evolución del comportamiento inteligente parece ser inevitable. Lo que no resulta evidente es el carácter inevitable del surgimiento de los seres humanos.

¿Existe una analogía en la bioquímica con la entonación-fina?

Dos asuntos diferentes ya han sido discutidos en el pasado en relación con el carácter universal de la biología en general y de la bioquímica en particular:
(1) La vida puede ser un imperativo cósmico (De Duve, 1995).
(2) La vida multicelular puede ser un fenómeno raro en el cosmos, aunque la existencia de la vida de microbios puede todavía ser extensa, la llamada hipótesis de la Tierra excepcional (Ward y Brownlee, 2000).
Discutiremos un tercer tópico:
(3) la evolución del comportamiento inteligente depende sólo del transcurso de un tiempo suficientemente largo (junto con la preservación de condiciones planetarias estables); por consiguiente, este aspecto de la evolución debería ser frecuente en el universo.
Supongamos, además, que la teoría de la evolución de Darwin sea la única teoría capaz de describir adecuadamente el fenómeno que asociamos con la vida en cualquier sitio del universo (Dawkins, 1983). Argumentaremos en favor del carácter inevitable del origen y evolución de la vida. Supondremos que la evolución Darwiniana es un proceso universal y que el papel que juega la contingencia deberá ser visto en el contexto restringido de paralelismo y de la evolución convergente (Akindahunsi y Chela-Flores, 2004). Sin embargo, la convergencia no esta restringida a la biología, sino que también es de relevancia en otras ramas de la ciencia. La pregunta: "¿Qué sería conservado si la trayectoria de la evolución fuese repetida dos veces?" es pertinente para la astrobiología. Ella ha sido repetidamente mencionada en el pasado (Fontana y Buss, 1994). Como todas las formas de la vida que conocemos hasta la fecha son organismos autóctonos de la Tierra, la relevancia de la pregunta resulta evidente para la inquietud mayor en relación a la validez universal de la biología (Dawkins, 1983; Chela-Flores, 2003a).
La notable distinción entre la casualidad (contingencia) y la necesidad (es decir, la selección natural como principal mecanismo para la evolución) es también relevante para la astrobiología. Independientemente de la contingencia histórica, la selección natural es lo suficientemente poderosa para que los organismos vivientes, los cuales se encuentren en ambientes similares, puedan ser preparados biológicamente para destinos similares. Por esta razón, resulta importante documentar el fenómeno de la convergencia evolutiva a todo nivel en el asenso desde polvo de estrellas hasta la evolución del cerebro (referimos al lector a la próxima sección). En particular, el primer paso en esta dirección resulta ser la documentación de la convergencia evolutiva al nivel molecular. Nuestros ejemplos favorecen la suposición que hasta cierto punto, y en ciertas condiciones, la selección natural puede ser un factor más importante que la casualidad (Conway-Morris, 1998). En resumen, cuestionamos la posible validez de la universalidad de la bioquímica, una de las ciencias que sirven de apoyo a la evolución química.

Convergencia al nivel cósmico y su verificación dentro del sistema solar

En cierto sentido la pregunta principal sobre la convergencia en la bioquímica surge, en primer lugar, debido a la naturaleza de la formación de sistemas solares. Esto es debido a que hemos aprendido que los elementos principales para la vida están intrínsicamente ligados a los cuerpos pequeños que parecen ser característicos de sistemas solares en general. El hidrógeno y el helio constituyen casi la totalidad de los elementos químicos del universo. Sólo el 2% de la materia tiene una constitución diferente, de los cuales aproximadamente la mitad está constituida por otros cinco elementos biogénicos (C, N, O, S, P). De la química orgánica ya sabemos que la síntesis nuclear es relevante para la generación de los elementos de la Tabla Periódica más allá del hidrógeno y del helio. Por consiguiente, este proceso nuclear es eventualmente responsable por la primera aparición de la vida en sistemas solares. Los elementos sintetizados en los interiores de las estrellas son necesarios para sintetizar los compuestos orgánicos que han sido observados en los medios circumestelares, interestelares, cometas y otros cuerpos pequeños del Sistema Solar. Los mismos elementos biogénicos también son necesarios para la síntesis de las biomoléculas de la vida. Además, la generación espontánea de los aminoácidos en el medio interestelar ha sido sugerido por argumentos generales de la bioquímica. Por otro lado, ciertos aminoácidos han sido detectados en el laboratorio en un modelo del hielo interestelar, el cual en el vacío fue irradiado en el ultravioleta. Este experimento ha producido 16 aminoácidos, algunos de los cuales también han sido detectados en meteoritos (Muñoz Caro et al., 2002; cf., además Bernstein et al., 2002).
Por otro lado, hay factores que contribuyen a la formación de planetas habitables. Por ejemplo, el meteorito de Murchison puede haber sido un factor para el origen de la vida en al Tierra, ya que de acuerdo a análisis químicos algunos aminoácidos han sido encontrados en su interior. En el caso particular del meteorito de Murchison encontramos muchas de las moléculas básicas para el origen de la vida, tales como lípidos, nucleótidos y más de 70 aminoácidos (Cronin y Chang, 1993). La mayor parte de estos aminoácidos no son relevantes para el proceso de la formación de la vida sobre la Tierra. Por consiguiente, podemos suponer que son sólo aminoácidos típicos de meteoritos. Esta observación nos demuestra que los aminoácidos presentes en el meteorito, que al mismo tiempo no tienen un rol como monómeros de las proteínas, son ciertamente de origen extraterrestre. Si la presencia de biomoléculas sobre la Tierra primitiva es debido en parte al bombardeo de partículas de polvo interplanetario, o a cometas y meteoritos, entonces el mismo fenómeno puede haber tenido lugar en la formación de cualquiera de los otros sistemas solares.

¿Sería la vida inteligente en el universo otro caso de entonación-fina?

Hemos hecho la suposición que la selección natural puede ser lo suficientemente poderosa para moldear los organismos terrestres para efectos finales similares, siendo esto independiente de la contingencia histórica. Además, podríamos usar términos más fuertes: la convergencia evolutiva puede ser interpretada como 'un segundo recorrido de la trayectoria de la evolución', cuyos resultados finales son, en términos generales, predecibles.
La universalidad de la bioquímica que hemos supuesto nos sugiere que en las misiones de exploración del Sistema Solar, los marcadores de otras posibles formas de vida ('biomarcadores') deberían ser seleccionados dentro la bioquímica tradicional. Es evidente la importancia del eventual descubrimiento si la vida inteligente ha seguido senderos diferentes en otras partes del universo. Hay dificultad intrínseca de comprobar experimentalmente la posible evolución de la inteligencia dentro de los métodos tradicionales de la ciencia (por ejemplo, ello se ha intentado con el proyecto SETI durante los últimos 50 años). Por estas razones, podemos ponernos como objetivo comprobar sólo los primeros pasos de tales senderos evolutivos dentro de nuestro sistema solar. Ciertamente estamos en una posición favorable para buscar directamente los biomarcadores evolutivos en Europa, el satélite de Júpiter. Hemos considerado que si organismos viven allí actualmente, posibles biomarcadores son los canales iónicos (Chela-Flores, 2003b). Dado los largos plazos temporales antes de que podamos efectuar los experimentos directamente, por el presente, es oportuna la discusión de la factibilidad y implicaciones culturales de tal empresa.
Existen todavía algunos desafíos que debemos afrontar dentro de las restricciones impuestas por un eventual laboratorio in-situ sobre la superficie congelada de Europa. Estas limitaciones, sin embargo, parecen permitirnos el uso de las técnicas de la biología molecular. La próxima misión orbital al el sistema de Júpiter será el "Jupiter Icy Moons Orbiter" (JIMO). Se espera que tal misión determine sitios específicos, en donde la superficie helada sea apropiada para la búsqueda directa de microorganismos congelados, o al menos esperamos que se puedan ubicar sus biomarcadores. Conocemos suficiente sobre la dinámica de las superficies heladas de Antártica, por ejemplo sobre el Lago Vostok, en donde se encuentran microorganismos en el hielo sobre el lago.
Ya hemos discutido estas posibilidades por separado (Gatta y Chela-Flores, 2004). El interés comercial en la miniaturización del equipo experimental ha avanzado el diseño de aparatos que pudiesen ser útiles para nuestro propósito en futuras misiones de exploración del Sistema Solar. En particular, el avance concierne la miniaturización del equipo que pudiese ser incluido en futuras misiones con una real posibilidad de éxito. Consideramos que en futuras misiones se debería incluir la posibilidad de llegar a la superficie, las técnicas de la fluorescencia microscópica pudiesen ser adaptadas. Aún más, se abre la posibilidad, aunque más alejado en el tiempo, de poder penetrar la superficie congelada. El propuesto sumergible lo llamamos 'hidrobot', o sea una especie de robot acuático (Horvath et al, 1997).
Podemos concluir diciendo que dentro del campo de la investigación científica en el futuro previsible estamos en posición de dar respuestas a la cuestión de la entonación-fina en el siguiente sentido: La evolución en el cosmos y, en especial la evolución biológica a partir del nivel bioquímico, pudiesen estar finamente entonadas para el inevitable surgimiento del comportamiento inteligente, a través de todo el universo, siempre que haya una preservación estable de las condiciones planetarias a lo largo del tiempo en escala geológica.

Bibliografía

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