El origen de los eucariotas

John Maynard Smith

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Como he dicho varias veces en este blog, la teoría de la evolución está bien establecida. Sin embargo, está lejos de explicarlo todo. Aún quedan muchos misterios. En un artículo anterior enumeré algunos. Un libro de J. Maynard Smith y E. Szathmáry, The Major Transitions in Evolution (Oxford University Press, 1995) los describe con más detalle.

Uno de esos problemas tiene que ver con los cambios de nivel que han tenido lugar en la historia de la vida, que convertí en la idea central de mi libro El Quinto Nivel de la Evolución. Como implica su título, a lo largo de la evolución las cosas no han sucedido de forma ordenada y estable. En varios puntos se han producido cambios de estado (al estilo de los de la física) en los que la evolución atravesó un punto crítico que le permitió alcanzar niveles superiores que abrieron campos de desarrollo enormes en el espacio de configuración. Esos puntos son los siguientes:

Paul Davies, divulgador científico

Paul Davies

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Paul Davies pasó al primer plano entre los científicos que dedican tiempo a la divulgación con su libro, publicado en 1992, La Mente de Dios (The Mind of God), escrito en respuesta a las últimas palabras de Stephen Hawking en su best-seller divulgativo Breve Historia del Tiempo (A Brief History of Time). En otro artículo hablé de otro de sus libros de divulgación, Un Silencio Inquietante (The Eerie Silence). Aquí voy a hablar de otros dos libros suyos.

Los últimos tres minutos (The Last Three Minutes, 1994): Este libro de divulgación está un poco atrasado, pues es anterior al modelo cosmológico estándar, pero explica bien cómo estaba la cosmología cuando se publicó el libro, y muchas de las cosas que dice siguen siendo válidas. Dice algo interesante: que la teoría del Big Bang de Lemaître (a quien Davies no nombra) debería haber sido aceptada mucho antes de que sus dos predicciones acertadas sorprendentes le dieran el espaldarazo en los años 60, porque hay otro argumento que la apoya, y que los científicos del siglo XIX debieron haber notado, pero no lo hicieron: Si el universo fuera infinitamente antiguo, ya habría muerto. Es evidente que, si algo tiende a detenerse con una tasa finita, no puede haber existido desde toda la eternidad. Por cierto, en el párrafo citado comete un error: ignora la diferencia entre eternidad y perpetuidad, que resolvió Boecio hace un milenio y medio. Hay también un fallo importante cuando dice que el radio del cosmos visible es de 15.000 millones de años-luz, porque no tiene en cuenta la expansión del universo. El radio correcto es de unos 43.000 millones de años-luz. A esto hay que sumar algún error cometido por el traductor al español, como traducir silicon como silicona (la traducción correcta es silicio). En cambio, ha traducido correctamente los números muy grandes (billón, trillón, cuatrillón...), uno de los errores típicos de los traductores del inglés americano al español.

La ciencia no puede demostrar que Dios no existe

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En varios artículos he señalado que es imposible demostrar científicamente que Dios existe, como también es imposible demostrar científicamente que Dios no existe. La razón es que el objeto de la investigación científica es el mundo material, y Dios no es parte de ese mundo, y por tanto está fuera del alcance de la ciencia.

En un artículo anterior critiqué un libro que intentaba hacer lo primero, desde el punto de vista de autores creyentes. En este voy a criticar otro libro que intenta hacer lo segundo, desde el punto de vista ateo. Se trata de M-E: The God Within, cuyo autor es Joseph R. Abrahamson.

Aunque el autor dice que se apoya en los principios de la lógica y del método científico, comete errores importantes que indican que no conoce a fondo esas disciplinas. El argumento que presenta como demostración de que Dios no existe, aunque no aparece explícitamente en el libro, está difuso en él, se deduce de su lectura y puede resumirse así:

¿Fantasmas en el universo?

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El modelo cosmológico estándar ha introducido en la física dos conceptos nuevos, que no existían antes:

• La materia oscura: Parece ser cinco veces más abundante que la materia ordinaria, pero no sabemos lo que es, qué la compone. Sólo sabemos que parece estar sujeta a la gravedad, y hasta ahora se ha llegado a la conclusión de su existencia por dos caminos diferentes: a) Analizando el movimiento de rotación de las galaxias, que parece exigir que haya en ellas más masa de la que podemos ver. b) Estudiando la radiación cósmica de fondo de microondas, que ha servido de base para ajustar el modelo cosmológico estándar.
• La energía oscura: No tenemos ni idea de lo que es. Algunos hablan de una quinta interacción (o fuerza) fundamental, la quintaesencia, que se uniría a las cuatro que conocemos: gravitación, electromagnética, fuerte y débil. Otros ofrecen otras explicaciones, ninguna de las cuales ha recibido confirmación experimental. La hipótesis de su existencia se apoya también en dos observaciones: a) Analizando la velocidad de expansión del universo, tras el descubrimiento, en 1998, de que dicha velocidad se está acelerando. b) Estudiando la radiación cósmica de fondo de microondas, que ha servido de base para ajustar el modelo cosmológico estándar.

Argumentos contra la teoría de la evolución

Drosophila melanogaster

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A pesar de lo que dije en el último párrafo de mi artículo anterior, todavía quedan personas bien-pensantes (aunque es rarísimo que sean biólogos) que se oponen a la teoría de la evolución, y a veces ofrecen argumentos para defender su modo de pensar. Voy a considerar aquí algunos de esos argumentos, y a responderlos.

Pregunta: No se ha conseguido reproducir la evolución en el laboratorio, ni siquiera al nivel de los microorganismos. Si la teoría de la evolución fuera correcta, ¿no deberíamos haber conseguido ya crear alguna especie nueva en el laboratorio?

La teoría de la evolución ¿es ciencia?

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En tres artículos anteriores (este fue el último) he escrito aproximadamente este párrafo:

La teoría científica de la evolución está fuertemente contrastada con datos de otras ciencias, como la embriología, la anatomía comparada, la paleontología, la biogeografía, o la biología molecular (el análisis del ADN).

Como, a pesar de todo, sigue habiendo quien duda del carácter científico de esta teoría, en este artículo voy a desarrollar el párrafo anterior, explicando con un poco más de detalle en qué datos científicos se apoya.

¿Qué dice la teoría de la evolución?

Árbol de la vida

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La teoría de la evolución, en su forma actual, afirma que la transformación de las especies (la evolución de la vida) depende de cinco factores:

1.      Variaciones espontáneas del genoma (mutaciones, recombinación genética y otros sucesos que modifican el genoma).

2.      Variaciones espontáneas del medio ambiente. Este factor muchas veces no se tiene en cuenta, pues el medio ambiente suele ser bastante estable, aunque a veces se producen cambios bruscos que pueden tener enormes consecuencias.

3.      La herencia, gracias a la cual las variaciones que se producen como consecuencia del primer factor se transmiten a la descendencia y son sometidas a la acción de la selección natural.

4.      La selección natural, que significa que los individuos cuyo genoma los adapta mejor al medio ambiente dejarán más descendencia (al menos de forma estadística).

5.      Las leyes básicas del universo, que en la actualidad están representadas por la teoría cuántica y la teoría de la relatividad.

¿Somos especistas?

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En el capítulo 6 de su libro ¿Qué es la Antropología? (2020), Francisco de Paula Rodríguez Valls escribe:

Especismo humano sería actuar conforme a la lógica de la supervivencia aprovechando en su beneficio todo el poder de sus facultades. El resto de las especies lo haría, por supuesto... El ser humano es el único que puede no [ser especista] haciéndose cargo de la totalidad del planeta bajo la categoría de cuidado. Poniendo su poder al servicio de todo el reino de la vida.

El diccionario de la Real Academia define así la palabra especismo:

1.      Discriminación de los animales por considerarlos especies inferiores.

2.    Creencia según la cual el ser humano es superior al resto de los animales, y por ello puede utilizarlos en beneficio propio.

La convergencia evolutiva

Stephen Jay Gould

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Una de las controversias más espectaculares a las que dio origen la biología de finales del siglo XX fue la que mantuvieron dos biólogos famosos: el estadounidense Stephen Jay Gould, y el británico Simon Conway Morris. La controversia comenzó con un libro del primero, publicado en 1989, La vida maravillosa (Wonderful life. The Burgess Shale and the Nature of History), al que contestó Conway Morris en 1997 con otro libro, El crisol de la creación (The Crucible of Creation). Como indica el subtítulo del libro de Gould, ambos biólogos se apoyaron en los descubrimientos de la fauna cámbrica de Burgess Shale (Canadá), a la que hice referencia en otro artículo, y que fue descubierta y estudiada precisamente por Conway Morris.

En su estudio, Stephen Jay Gould se fija especialmente en la diversificación sorprendente y brusca que tuvo lugar hace 550 millones de años y que dejó su huella en la fauna de Burgess Shale para sostener que en la evolución dominan los efectos del azar, por lo que, si rebobináramos la historia de la vida y repitiéramos el proceso evolutivo, los resultados no se parecerían nada a los que tenemos ahora. Como corolario, si existe vida animal en otros mundos, alrededor de otras estrellas, esa vida no se parecerá nada a la terrestre. Y si existe vida inteligente fuera de la Tierra, su aspecto físico no se parecerá nada al nuestro.

El agua y el origen de la vida

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Todos los seres vivos, desde los microbios hasta el hombre, viven en el agua o la contienen en su interior. Todas las reacciones químicas que tienen lugar en el interior de las células se llevan a cabo en el agua. 

El agua líquida es un compuesto extraordinario, pues tiene propiedades muy raras. Por ejemplo, es una de las sustancias de mayor calor especifico. Esto significa que cuando se aporta o se roba calor a una masa de agua, la temperatura varía más despacio que en cualquier otro líquido. Esto es importante para los seres vivos, pues el agua actúa como estabilizador del medio ambiente. Además, es el líquido no metálico que tiene más alta conductividad térmica, por lo que las variaciones locales de temperatura se equilibran con gran rapidez. 

La mayor parte de los líquidos se contraen al solidificarse, pero el agua es una excepción. Presenta su densidad máxima a una temperatura de 4°C. La densidad del hielo es más baja, 0,92 veces menor, por lo que el hielo flota sobre el agua. Por eso, cuando la temperatura desciende, el agua se hiela desde arriba hacia abajo, mientras que otros líquidos se solidifican de abajo a arriba. Esto tiene también importantes consecuencias biológicas. En los mares polares y en las aguas dulces de regiones frías, cuando la temperatura desciende por debajo del punto de congelación, la capa de hielo superficial aísla del frío a las aguas que quedan debajo, que no llegan a helarse. Por eso, los seres que habitan en ellas pueden permanecer vivos y activos, a pesar de las rigurosas condiciones ambientales. 

La composición química de la vida en otros mundos

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¿Es una casualidad que la vida terrestre esté basada en el carbono, o bien es éste el único elemento capaz de servir de base a la vida? ¿Podría existir, en algún lugar del Universo, un tipo de vida diferente del nuestro, cuya composición química no esté basada en el carbono? ¿Sobre qué átomo o grupo de átomos podría construirse, en teoría, una química de complicación comparable a la química orgánica?

En la Tierra hay 91 elementos químicos diferentes. Otros han sido generados artificialmente en el laboratorio, y se sospecha que pueden producirse en pequeñas cantidades en el interior de una estrella gigante que se transforma en supernova, pero su vida tiene corta duración, pues son muy radiactivos y se desintegran rápidamente, transformándose en elementos más estables. Por tanto, la búsqueda se puede reducir a los 91 elementos naturales. Seleccionaremos entre éstos los que cumplan las dos condiciones siguientes, imprescindibles para poder ser la base química de la vida: 

1. Que sean capaces de establecer más de dos enlaces covalentes con otros átomos. 
2. Que sean estables. Es decir, que tengan al menos un isótopo no radiactivo. 

Indicios científicos y racionales sobre la existencia de Dios

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En el artículo anterior mencioné que la ciencia no proporciona pruebas de la existencia de Dios, pero sí indicios. En un libro mío que se publicó en 2013 con el título ¿Es compatible Dios con la ciencia? Evolución y Cosmología presenté una lista de indicios. Aquí voy a resumir algunos de ellos. Los tres primeros son científicos, los demás no.

1. El universo es un objeto físico. Durante el siglo XIX, algunos filósofos ateos negaron que el universo sea un concepto aplicable a un objeto concreto que existe fuera de nuestra mente. Usualmente se define el universo como el conjunto de todo lo que existe. Según esos filósofos, tal conjunto no existe, pues el concepto de universo es una pura elucubración de la mente humana, que no se corresponde con ningún objeto físico. Por lo tanto, no sería necesario buscarle origen (causa) fuera de nuestra mente. Este argumento cayó por tierra en el siglo XX: la teoría de la relatividad general de Einstein lleva a una ecuación cosmológica que se aplica al universo, lo que implica que el cosmos tiene existencia real, que es un objeto físico.

¿Pruebas científicas de la existencia de Dios?

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Dos ingenieros franceses, Michel-Yves Bolloré y Olivier Bonnassies, han publicado un best-seller titulado en su traducción española Dios - La ciencia - Las pruebas: El albor de una revolución, en el que afirman que la ciencia ha demostrado la existencia de Dios. El libro es interesante, porque contiene numerosas anécdotas y citas de científicos, y algunos datos poco conocidos. No obstante, no estoy de acuerdo con su enfoque, que queda claro ya desde el título del libro.

¿Se puede demostrar mediante la ciencia la existencia de Dios? Como he dicho en este blog más de una vez, la respuesta a esta pregunta tiene que ser negativa. El objeto de la ciencia es el estudio del mundo material. Pero Dios no está en el mundo material, no es parte de él. Por lo tanto, no puede ser objeto de estudio por la ciencia. Esto significa que la ciencia jamás conseguirá demostrar la existencia de Dios, como tampoco conseguirá demostrar su inexistencia.

Como expliqué en otro artículo, el Papa Pío XII quizá se vio tentado a pensar que la ciencia había demostrado la creación, aunque se sospecha que Georges Lemaître, descubridor de la ley de Hubble-Lemaître y de la teoría del Big Bang, le disuadió de ello, porque el Papa, en un discurso posterior a la entrevista, dijo esto: la ciencia, aunque progresa a pasos agigantados, jamás estará en condiciones de responder a las preguntas finales, como la del origen de todas las cosas.

Cambios en el Paradigma Científico

Thomas Kuhn

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Como señaló Thomas Kuhn, de vez en cuando se producen cambios en el paradigma científico que provocan desviaciones bruscas en la dirección de la investigación. Estos cambios pueden ocurrir en cualquiera de las ciencias. Veamos algunos ejemplos históricos importantes:

La fiebre puerperal fue durante siglos la causa principal de muerte de las mujeres al dar a luz. En 1795, el obstetra escocés Alexander Gordon afirmó que la enfermedad la transmitían los médicos y las comadronas. En 1842 el médico inglés Thomas Watson, conocido por su descripción del pulso aórtico, recomendó que los médicos se lavaran las manos con lejía diluida antes de atender un parto. Y en 1847, el médico austriaco Ignaz Semmelweis aconsejó lo mismo, basándose en datos que demostraban que la incidencia de la fiebre puerperal era mayor en los hospitales que en los partos que tenían lugar en casa, y mayor entre las parturientas atendidas por médicos que por comadronas. Las propuestas de Semmelweis fueron rechazadas violentamente por los médicos contemporáneos, que se sintieron ultrajados por la idea de que se les acusara de ser culpables de las infecciones por no lavarse las manos, hasta el punto de que Semmelweis fue ingresado en un manicomio en el que sólo sobrevivió dos semanas. Se cree que su muerte fue consecuencia de una paliza propinada por los guardias del manicomio, cuando Semmelweis, que tenía 47 años, trató de escapar. Sus propuestas fueron confirmadas por el descubrimiento de la teoría germinal de las enfermedades infecciosas, realizado por Louis Pasteur, según la cual las enfermedades son causadas por microorganismos, y no por miasmas transmitidos por el aire, como antes se creía, lo que provocó un cambio brusco en el paradigma científico aplicado a la medicina.

¿Es racional el homo economicus?

Nicolás Bernoulli

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En 1713, Nicolás Bernoulli formuló la paradoja de San Petersburgo, que se puede resumir así:

Sea el siguiente juego: se lanza una moneda al aire. Si sale cara, usted recibe 2€. Si sale cruz, se vuelve a tirar. Si sale cara, usted recibe 4€. Si sale cruz, se vuelve a tirar. Y así sucesivamente. En cada tirada, el premio se multiplica por 2. ¿Cuánto estaría usted dispuesto a pagar para participar en el juego?

La probabilidad de ganar 2€ es 0,5; la de ganar 4€ es 0,25; la de ganar 2^k€ es 2^-k. La esperanza matemática del juego se obtiene multiplicando los valores obtenidos por sus probabilidades y sumando. Luego la esperanza matemática de la ganancia que se podría obtener jugando a ese juego es:

Los chinos y la inteligencia artificial

Wolfgang von Goethe

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Los medios de comunicación se han hecho eco de un avance reciente que ha tenido lugar entre los LLM (grandes modelos de lenguaje), las aplicaciones de moda en el campo de la Inteligencia Artificial, que en los últimos dos años han dado lugar a grandes exageraciones, sospechas de estancamiento y acusaciones de gastos excesivos de energía y agua.

Este último avance lo ha conseguido una empresa china, DeepSeek, que ha saltado a la primera línea porque compite con éxito con las grandes empresas del ramo, OpenAI (que construyó ChatGPT y GPT4) y Google (con GEMINI), pero a un coste menor.

Hay ahora muchas herramientas de este tipo, pero las dos mencionadas en el párrafo anterior (GEMINI y GPT4) proporcionaban las mejores prestaciones, a costa de ser las más caras. Su código es secreto, propiedad de las dos empresas (Google y OpenAI) y los usuarios no pueden modificarlo. Al lado de ellas, han surgido otras, con código abierto, lo que permite adaptarlo a cada usuario, pero con prestaciones menores.

¿Se puede asignar probabilidad a cualquier cosa?

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En el artículo anterior hablé del libro Radical Uncertainty: Decision Making Beyond the Numbers de Mervyn King y John Kay. El libro, escrito por dos economistas británicos de prestigio, arremete contra el mal uso de la estadística y el cálculo de probabilidades en campos donde no siempre son aplicables, como la historia, la economía y el derecho. Veamos algunos casos:

• ¿Qué quiere decir si se afirma que el Real Madrid tiene un 90% de probabilidades de ganar el próximo partido? Una posible interpretación es que, si el partido se repitiera cien veces, con los mismos jugadores y las mismas condiciones meteorológicas y el mismo árbitro, el Real Madrid ganaría 90 veces, y empataría o perdería las otras diez. Pero el partido se va a jugar una sola vez. ¿Tiene sentido hablar de probabilidades? No, porque no hay datos de frecuencias en que apoyarse. Lo que esa frase quiere decir es que la persona que habla cree que ganará el Real Madrid. Nada más. Es una probabilidad subjetiva. Milton Friedman escribió: Podemos suponer que cualquier persona asignará probabilidades a cualquier suceso concebible. (Price Theory, 1962).

Riesgo frente a Incertidumbre

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He leído el libro Radical Uncertainty: Decision Making Beyond the Numbers de Mervyn King & John Kay. Como su título indica, habla de la incertidumbre radical. ¿Qué es la incertidumbre? Su definición es sencilla: cualquier conocimiento inseguro. Pero hay dos tipos de incertidumbre:

·         Riesgo: Incertidumbre medible o resoluble. Se puede aplicar el cálculo de probabilidades. Ejemplo: el resultado del juego de la ruleta o de la lotería. Los problemas de este tipo pueden llamarse rompecabezas. Los fenómenos de este tipo son estacionarios (sus propiedades no cambian con el tiempo).

·         Incertidumbre radical: Incertidumbre no medible. Surge cuando hay obscuridad, ignorancia, vaguedad, ambigüedad, problemas mal definidos, falta de información. No se puede describir mediante el cálculo de probabilidades. Los problemas de este tipo pueden llamarse misterios. Los fenómenos de este tipo no suelen ser estacionarios.

Probabilidad de existencia de vida extraterrestre

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En un artículo anterior hablé de la probabilidad de existencia de inteligencias extraterrestres y hablé de la dificultad de calcularla, pues no conocemos ningún planeta donde existan, aparte de la Tierra, y para calcular la probabilidad de un suceso hay que conocer el número de casos favorables y el de casos posibles. En el caso de la vida extraterrestre no conocemos ni los unos, ni los otros.

En otro artículo detallé las condiciones que podrían ser necesarias para que sea posible la vida parecida a la nuestra en un planeta semejante a la Tierra. Esas condiciones son muy numerosas, lo que reduce la probabilidad de que encontremos vida en algún planeta extrasolar situado en nuestras proximidades. De hecho, entre los casi 10.000 planetas detectados hasta ahora (de los que poco más de la mitad han sido confirmados), 65 se encuentran a una distancia de su estrella que podría ser favorable para la vida (la zona Ricitos de Oro), pero sólo tres de ellos giran alrededor de estrellas parecidas al Sol (de la clase estelar G).

500 artículos en Divulciencia

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Este es el artículo número 500 que he publicado en este blog, justo cuando acaban de cumplirse 11 años desde su creación, el 15 de enero de 2014. El otro blog, PopulScience, en el que casi siempre publico los mismos artículos que en este traducidos al inglés, surgió más tarde. No publiqué el primer artículo hasta el 12 de agosto de 2014, por lo que llevaba medio año de retraso. Sin embargo, a lo largo de estos años, ha ido recuperando poco a poco el terreno perdido, hasta el punto que ahora mismo ya tiene publicados 498 artículos, sólo dos menos que el blog en español.

¿A qué se debe? Es muy sencillo: a que en Estados Unidos las vacaciones de verano son más cortas y terminan a mediados de agosto, mientras en España todo el mes de agosto es inhábil. Cuando me tomo vacaciones en el blog, dejo de publicar artículos en la versión española la mayor parte de julio y todo agosto, y comienzo el nuevo curso a primeros de septiembre. En el blog inglés, en cambio, empiezo a mediados de agosto, y así cada año recupero dos o tres artículos. Al cabo de estos once años he recuperado casi todo el medio año que llevaba de retraso el blog en inglés. Este verano, si Dios quiere, los dos blogs se igualarán.

Virus gigantes

John Maynard Smith

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En 1966, H.J. Muller definió así a los seres vivos: Todo ser capaz de multiplicarse con herencia y variación. Con esta definición, que prioriza la reproducción y la evolución como definición de la vida, habría que considerar a los virus como seres vivos. Otros biólogos, como John Maynard Smith, pensaron que este criterio es demasiado amplio. Significaría que los ácidos nucleicos están vivos, puesto que son capaces de reproducirse con herencia y variación. Por eso proponen añadir otro criterio: Un ser vivo es capaz de reproducirse y de metabolizar. Esto excluiría a los ácidos nucleicos, y por tanto a los virus, que son ácidos nucleicos encerrados en una cápsula de proteínas, y a los viroides, que son ácidos nucleicos aislados.

El árbol de la vida, que es el árbol genealógico de todas las especies de seres vivos, parece indicar que todos los seres formados por una o más células descendemos de un único individuo, el primer ser vivo, que recibe el nombre de LUCA (Last Universal Common Ancestor). Como dije en otro artículo, algunos piensan que quizá LUCA no fue un solo individuo, sino una red de individuos. Pero ¿de dónde vienen los virus?

¿Universo o multiverso?

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En los artículos de este blog he dicho a menudo que las teorías sobre el multiverso (hay muchas) no son ciencia, sino elucubraciones, porque es imposible diseñar un experimento que demuestre la existencia o inexistencia de esos multiversos.

En un artículo que se publicó en mayo de 2023 en la revista Springer Nature, titulado Is Everyone Probably Elsewhere?, los autores aseguran que al menos sería posible distinguir entre las dos hipótesis siguientes:

1. Nuestro universo es único, no pertenece a ningún multiverso.
2. Nuestro universo pertenece a algún multiverso. Eso sí, no tendríamos ni idea de a qué tipo de multiverso pertenecería.

Física, Matemáticas y Física Matemática

Eugene Wigner

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Eugene Paul Wigner fue un físico húngaro que recibió en 1963 el Premio Nobel de Física por su contribución a la teoría del núcleo atómico y de las partículas elementales. En un artículo famoso, publicado en 1960, Wigner dijo:

Es importante señalar que la formulación matemática basada en las experiencias rudimentarias del físico lleva en un inusual número de casos a una descripción asombrosamente precisa de una clase amplia de fenómenos. (“The unreasonable effectiveness of mathematics in the natural sciences”. Communications on Pure and Applied Mathematics 13: 1-14).