DEFINICIÓN DE VIDA
Vida es un estado de la energía cuántica que genera una serie de intervalos que demoran la dispersión espontánea de la energía interna en algunos sistemas termodinámicos cuasi-estables hacia más microestados potenciales.
¿Por qué es tan difícil definir la vida? Esta pregunta tiene una respuesta concisa, porque la vida no es una cosa que pueda tocarse, sino un estado que solamente puede describirse operacionalmente.
No podemos decir que la vida es un aliento, una brisa, ni la estructura x o y; tampoco podemos decir que la vida sea una forma de energía; pero, sí podemos decir que la vida es un estado de la energía cuántica. Por supuesto, la vida está representada por los seres vivientes, sin embargo no podemos decir que los seres vivientes sean la vida, pues al morir éstos los seguimos teniendo como materia inerte, no viviente. Luego pues, la vida es un estado de la energía en ciertos arreglos de la materia a los cuales nosotros llamamos “seres vivientes” o “biosistemas”.
Ahora pues, esos seres vivientes se distinguen de los seres inertes por un conjunto unitario de varias características, siendo las más importantes la organización molecular, la reproducción, la evolución y el manejo no-espontáneo de su energía interna.
Cuando los seres vivientes obligan a que su energía interna tome algunas trayectorias específicas, ellos están demorando la dispersión de esa energía hacia más microestados posibles. Esto no es un acto de inteligencia o raciocinio hecho deliberadamente por los seres vivientes, sino un conjunto de procesos que tienen que ocurrir como resultado del cumplimiento de las leyes Físicas y Químicas que gobiernan el Universo.
Definición operacional es una descripción de una variable, un término, o un objeto en términos del proceso específico o del conjunto de pruebas de validación usado para determinar su presencia y cantidad. Las propiedades descritas de esta manera deben ser públicamente accesibles para que las personas distintas a la persona que definió el concepto puedan medir o puedan probarlo independientemente a voluntad, para ellos mismos.
Una definición operacional se diseña generalmente para modelar una definición conceptual, es decir, usando palabras y conceptos para describir una variable.
Espacio fásico es el espacio en el cual se representan todos los estados posibles de un sistema. El espacio fásico se forma por las posiciones generalizadas y sus momentos conjugados correspondientes.
Momento conjugado es la derivada de la diferencia entre la energía cinética y la energía potencial con respecto a una coordenada integral.
Demora no es lo mismo que reversión. Muchos autores dicen que la vida consiste en revertir o contraponer la segunda ley de la termodinámica, lo cual no es verdadero. La ley referida se refiere a que la energía siempre fluye desde un espacio o sistema con alta densidad de energía hacia otro espacio o sistema con una densidad de energía menor, y esto es precisamente lo que ocurre en la vida. El Universo posee una densidad de energía mayor que la de los biosistemas. Si fuese de otra forma, la vida no sería posible.
La confusión se originó cuando se subordinaron las propiedades asociadas con la entropía como alternativas para explicar el principio térmico; por ejemplo, el orden, la complejidad, etc. Sin embargo, para adquirir orden o para ser complejo, el biosistema debe transferir desorden hacia el Universo y tomar complejidad desde el Universo. Visto de esta manera, no existe violación alguna al principio de la termodinámica, toda vez que los biosistemas son más desordenados que el Universo y su desorden fluye desde el sistema más desordenado (los biosistemas) hacia el menos desordenado (el Universo). El mayor orden del Universo -como un todo- en contraste con cualquiera de sus partes, es especificado en la teoría de los campos de densidad de energía de Higgs.
Dado que la vida implica un estado de la energía, es preciso que sepamos qué es la energía. Energía es la capacidad para hacer trabajo, o sea, una función de las propiedades cuantificables de un sistema proporcionado.
Otro término usado en la conceptuación de vida, de suma importancia para su formulación, es el de la Energía Cuántica. El término se refiere a la suma de la energía cinética y la energía potencial en una partícula, que puede ser fermión o bosón.
La Energía Cuántica (para ser preciso, la energía contenida por una partícula o cuanto) es proporcional a la frecuencia de la radiación electromagnética a la que esa partícula de energía corresponde.
La fórmula para obtener el valor de la Energía Cuántica es E = h f, donde E es la energía cuántica del fotón, h es la constante de Planck (6.626 X 10e-34 J.s) y f es la frecuencia de vibración de la energía radiante.
En la definición operacional de vida usé el concepto de energía interna: Energía interna de un sistema es la energía asociada al movimiento de las moléculas en un sistema termodinámico, es decir, la energía subordinada a la temperatura de tal sistema. En una transferencia de energía, la energía interna de un biosistema es la que ya ha traspasado los límites, reales o imaginarios, hacia el interior de dicho sistema. Por ejemplo, un bionte multicelular posee una cubierta externa protectora que lo aísla parcialmente del entorno. Cada célula de un bionte multicelular posee una membrana o una pared que se constituyen como sus límites reales. Dentro de cada célula existen organelos, como las mitocondrias, los cloroplastos, etc., que poseen membranas como límites reales. Etc.
Definiciones de Vida
Macacos rhesus (Macaca mulatta) en la isla de Hainan, China.
Fisiológica:
Un organismo vivo es aquel, compuesto por materia orgánica (C,H,O,N,S,P), capaz de llevar a cabo funciones tales como comer, metabolizar, excretar, respirar, moverse, crecer, reproducirse y responder a estímulos externos.
Pero tales funciones no son del todo determinantes. Por ejemplo, ciertas bacterias quimiosintéticas anaerobias estrictas no realizan la respiración. Hoy en día esta definición no se ajusta correctamente y, a pesar de su popularidad inicial, ha sido ya desechada.
Metabólica:
Un sistema vivo es un objeto con una frontera definida que continuamente intercambia sustancias con el medio circundante sin alterarse.
También ha sido rechazada por no poder incluir objetos vivos tales como las semillas, las esporas, o bacterias encapsuladas en estado de latencia. Y también por definir como vivos entidades tales como el fuego.
Bioquímica:
Todo organismo vivo contiene información hereditaria reproducible codificada en los ácidos nucleicos los cuales controlan el metabolismo celular a través de unas moléculas (proteínas) llamadas enzimas que catalizan o inhiben las diferentes reacciones biológicas.
A pesar de ser más precisa y acertada, tampoco se la considera una definición válida ya que excluye la vida fuera de la química que conocemos y, por ejemplo, la imposibilita en el campo cibernético o en una química distinta; algo que, hasta ahora, no se ha demostrado.
Genética:
La vida es todo sistema capaz de evolucionar por selección natural.
Una vez más, tal definición no es aceptada por muchos biólogos ya que incluye los virus dentro del grupo de los seres vivos y podría en un futuro introducir algún virus informático polimórfico que incluyera algún tipo de rutina avanzada de evolución darwiniana. Por supuesto nadie diría que tal programa de ordenador fuera un sistema vivo.
Termodinámica:
Los sistemas vivos son regiones localizadas donde se produce un continuo incremento de orden sin intervención externa.
Esta definición, quizá la mejor y más completa, nace de la nueva y mejor comprensión del Universo que se ha tenido en este último siglo. Se basa en el segundo principio de la termodinámica, el cual dice que la entropía o desorden, del universo siempre aumenta.
Esta poderosa ley de la física nos dice que la tendencia natural de todo objeto material es aumentar su entropía, la vida es un sistema que iría en contra de esa tendencia. De hecho, es considerada por muchos científicos como un sistema físico-químico emergente extraordinariamente complejo. El aumento de orden en un sistema vivo no incumpliría el citado principio termodinámico en forma global, ya que ello se hace siempre a expensas de un incremento de entropía en el Universo. Así pues, la vida formaría parte también de los llamados sistemas complejos. (véase complejidad biológica).
Tei, activo participante de varias listas de correo a las que estoy suscrito, ha dado la siguiente definición de vida: «La vida es un fenómeno de autoreplicación de información con evolución y muerte.»
Interesante definición. Es más, de momento, no le encuentro ninguna pega. En su mensaje, Tei continua: «Es posible que descubramos que no podemos definir a la vida y quedarnos honestamente contentos con la definicion. Sabemos de seres que bordean cualquier definición que hagamos, como los virus, los memes, y tal… Tenia un amigo que para estos casos contaba la historia de cuando el conde de Mulhausen se cayo en un pozo de brea y se saco a si mismo tirandose de la coleta. Definirnos a nosotros mismos es un poco así.
La Semilla
LA SEMILLA es el principal órgano reproductivo de la gran mayoría de las plantas superiores terrestres y acuáticas. Ésta desempeña una función fundamental en la renovación, persistencia y dispersión de las poblaciones de plantas, la regeneración de los bosques y la sucesión ecológica. En la naturaleza la semilla es una fuente de alimento básico para muchos animales. También, mediante la producción agrícola, la semilla es esencial para el ser humano, cuyo alimento principal está constituido por semillas, directa o indirectamente, que sirven también de alimento para varios animales domésticos.
La semilla es uno de los principales recursos para el manejo agrícola y silvícola de las poblaciones de plantas, para la reforestación, para la conservación del germoplasma vegetal y para la recuperación de especies valiosas sobreexplotadas. Las semillas pueden almacenarse vivas por largos periodos, asegurándose así la preservación de especies y variedades de plantas valiosas.
La ciencia de las semillas se ha desarrollado a lo largo de muchos años, acumulándose hasta la fecha un importante volumen de conocimientos acerca de muchos aspectos de su biología y manejo. Existen numerosas publicaciones científicas y técnicas en este campo y se conocen con detalle varias características de la biología de las semillas de las plantas cultivadas más importantes, y de algunos árboles de valor forestal; sin embargo, las semillas de las plantas tropicales y subtropicales no han corrido con igual suerte y su estudio se ha quedado muy rezagado.
Como parte del estudio de las plantas es necesario intensificar la investigación de las semillas, sus características fisiológicas, sus mecanismos de latencia y germinación, su longevidad (ecológica y potencial) y su posible uso para la propagación y conservación de las plantas.
La semilla es una unidad reproductiva compleja, característica de las plantas vasculares superiores, que se forma a partir del óvulo vegetal, generalmente después de la fertilización. Se encuentra en las plantas con flores (angiospermas) y en las gimnospermas. En las angiospermas los óvulos se desarrollan dentro de un ovario; en tanto que en las gimnospermas la estructura que los contiene es muy diferente, pues no constituye una verdadera flor; sin embargo, la estructura de las semillas de estas plantas es básicamente similar a la de las plantas con flores.
Las semillas más antiguas que se conocen proceden del periodo Devónico (hace 350 000 000 de años). Éstos fósiles fueron encontrados en rocas de Pensilvania, EUA, pero no se tienen plantas fósiles que nos permitan conocer cómo eran las plantas que las produjeron. Entre las semillas más antiguas que se conocen está la Genemosperma, la cual todavía no ha desarrollado una cubierta protectora completa, sino que está rodeada como por ocho lóbulos. En las semillas más avanzadas estos lóbulos se han fusionado formando un tegumento protector (Figura III.1). Durante los siguientes 50 000 000 de años se desarrollaron diversas formas de semillas, algunas de las cuales estaban adheridas a plantas parecidas a los helechos actuales. Pertenecían al grupo de las gimnospermas y hoy en día están extintas. Se conocen con el nombre de Pteridospermae que significa "helechos con semillas". En la figura aparece un dibujo de este tipo de plantas. Una de ellas es muy parecida a un helecho y alcanzó los cinco metros de altura.
Niveles de organización
Biosfera: La suma de todos los seres vivos tomados en conjunto con su medio ambiente. En esencia, el lugar donde ocurre la vida, desde las alturas de nuestra atmósfera hasta el fondo de los océanos o hasta los primeros metros de la superficie del suelo (o digamos mejor kilómetros sí consideramos a las bacterias que se pueden encontrar hasta una profundidad de cerca de 4 Km. de la superficie). Dividimos a la Tierra en atmósfera (aire), litosfera (tierra firme), hidrosfera (agua), y biosfera (vida).
Ecosistema: La relación entre un grupo de organismos entre sí y su medio ambiente. Los científicos a menudo hablan de la interrelación entre los organismos vivos. Dado, que de acuerdo a la teoría de Darwin los organismos se adaptan a su medio ambiente, también deben adaptarse a los otros organismos de ese ambiente.
Comunidad: Es la relación entre grupos de diferentes especies. Por ejemplo, las comunidades del desierto pueden consistir en conejos, coyotes, víboras, ratones, aves y plantas como los cactus. La estructura de una comunidad puede ser alterada por cosas tales como el fuego, la actividad humana y la sobrepoblación.
Especie: Grupo de individuos similares que tienden a aparearse entre sí dando origen a una cría fértil. Muchas veces encontramos especies descriptas, no por su reproducción (especies biológicas) sino por su forma (especies anatómicas).
Poblaciones: Grupos de individuos similares que tienden a aparearse entre sí en un área geográfica limitada. Esto puede ser tan sencillo como un campo con flores separado de otro campo por una colina sin flores.
Individuo: Una o más células caracterizadas por un único tipo de información codificada en su ADN. Puede ser unicelular o multicelular. Los individuos multicelulares muestran tipos celulares especializados y división de funciones en tejidos, órganos y sistemas.
Sistema: (en organismos multicelulares). Grupo de células, tejidos y órganos que están organizados para realizar una determinada función, p.ej. el sistema circulatorio.
órganos: (en organismos multicelulares). Grupo de células o tejidos que realizan una determinada función. Por ejemplo el corazón, es un órgano que bombea la sangre en el sistema circulatorio.
Tejido: (en organismos multicelulares). Un grupo de células que realizan una determinada función. Por ejemplo el tejido muscular cardíaco.
Célula: la más pequeña unidad estructural de los seres vivos capaz de funcionar independientemente. Cada célula tiene un soporte químico para la herencia (ADN), un sistema químico para adquirir energía etc.
Organela: una subunidad de la célula. Una organela se encuentra relacionada con una determinada función celular p.ej. la mitocondria (el sitio principal de generación de ATP en eucariotas).
Moléculas, átomos, y partículas subatómicas: los niveles funcionales fundamentales de la bioquímica.