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. 

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).

¿Hay vida en el sistema solar fuera de la Tierra?

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A finales de 1981, editorial Mezquita (filial de Editorial Alhambra) me publicó un libro titulado La vida en otros mundos, uno de cuyos capítulos abordaba la pregunta que da título a este artículo. Cuando el libro fue descatalogado, volvió a ser publicado en 1992, en versión actualizada, por la Editorial MacGraw Hill de España, en una colección dedicada exclusivamente a la divulgación científica, que lo mantuvo en su catálogo durante alrededor de una década. Actualmente está agotado.

Desde entonces, las cosas no han cambiado demasiado. Investigaciones posteriores han añadido algún satélite, que no se consideraba en los años 80 y 90, a la lista de astros en los que quizá sería posible encontrar vida microscópica. Por supuesto, nadie espera encontrar vida inteligente fuera de la Tierra, ni tampoco animales y plantas pluricelulares, en ningún astro del sistema solar, aunque en la literatura de ciencia-ficción esas cosas sí ocurren.

El principio antrópico débil: ¿Estamos solos en la galaxia?

Matriz de telescopios Allen
en el proyecto SETI

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En su formulación inicial, el principio antrópico débil dice que, aunque la aparición de vida inteligente en un planeta pueda ser muy improbable, la Tierra tiene que cumplir todas las condiciones, puesto que nosotros existimos. Sabemos que la Vía Láctea contiene unas 10¹¹ estrellas. Al menos una (el Sol) tiene un planeta poblado por vida inteligente. Parece que la probabilidad de que esto ocurra debería ser igual o mayor que 10^-11. Nótese que el principio antrópico débil no dice cuál pueda ser el valor de esa probabilidad.

Hilos temáticos en Divulciencia

En este momento, y sin contar este, el blog Divulciencia contiene 225 artículos. Hace cosa de un mes uno de mis lectores, José Manuel Ramos Gascón, me señaló un problema que voy a parafrasear con las siguientes palabras:

Este blog tiene ya muchos artículos que han sido publicados sin seguir ninguna línea argumental, por lo que forman una ristra cronológica y es difícil orientarse entre ellos. Por ello te sugiero que establezcas un sistema de categorías base que permita clasificar las entradas y seguirlas de forma más ordenada de lo que ahora es posible.

Me pareció una idea excelente. Naturalmente, establecer esos hilos temáticos que permitan seguir los artículos asociados con un tema desde el principio hasta el final supone bastante trabajo, pues es preciso modificar todos y cada uno de los artículos previamente publicados en el blog, añadiendo al final del artículo información sobre el hilo al que pertenece, con enlaces a los artículos anterior y siguiente dentro del mismo hilo. Por eso voy a hacerlo progresivamente, a medida que encuentre tiempo para ello.

De momento, tengo ya preparados once hilos temáticos. Si no se dice lo contrario, el orden de un hilo es el cronológico de la publicación de los artículos incluidos en él. El enlace asociado al título conduce al primer artículo del hilo. Dichos hilos son los siguientes:

Un silencio inquietante

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Hace más de medio siglo comenzó el proyecto Ozma (por el nombre de la princesa que gobierna el país ficticio de Oz), que después continuó con el programa SETI (siglas en inglés de Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre). Partiendo de la base de que debe de haber numerosos casos de inteligencias extraterrestre, muchas de las cuales habrán alcanzado sin duda una tecnología capaz de comunicarse mediante ondas electromagnéticas, seguramente alguna de ellas estará mandando mensajes que quizá podríamos detectar y contestar. Inicialmente se pensó que nosotros podríamos tomar la iniciativa, enviando mensajes hacia estrellas que pudieran albergar planetas semejantes al nuestro, pero esta opción se abandonó pronto, por ser demasiado cara, dedicándose todos los esfuerzos a interceptar mensajes de otros, no necesariamente dirigidos hacia nosotros. Tras medio siglo de esfuerzos, no se ha conseguido nada. Ha habido, eso sí, alguna falsa alarma, pero ninguna se ha confirmado.

En algún artículo anterior he mencionado la paradoja de Fermi, que sostiene que sin duda estamos solos en la galaxia, porque en caso contrario cualquier inteligencia extraterrestre que nos llevara algunos millones de años de ventaja ya estaría aquí, pues no hace falta mucho tiempo para conseguir colonizar toda la galaxia, incluso a las velocidades interestelares que podremos conseguir en unos pocos siglos.

La falacia de la vida en Marte

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Imagen en mosaico de Marte tomada desde el orbitador Viking 1

En un artículo anterior hablé sobre la falacia del gato invisible, cuya causa era la confusión entre una condición suficiente y una condición necesaria, tal como indica la tabla siguiente:

Deducción correcta: condición necesaria	Deducción falaz: condición suficiente
B es cierta sólo si A es cierta. B es cierta. Luego A es cierta.	B es cierta si A es cierta. B es cierta. Luego A es cierta.

Pues bien, hay otra falacia muy parecida, que también consiste en confundir condición necesaria y suficiente, pero al revés. En este caso, los silogismos correcto e incorrecto son los que indica esta otra tabla:

Deducción correcta: condición suficiente	Deducción falaz: condición necesaria
B es cierta si A es cierta. A es cierta. Luego B es cierta.	B es cierta sólo si A es cierta. A es cierta. Luego B es cierta.

Veamos un ejemplo de esta falacia, aplicable a la existencia de vida en Marte:

El agua es necesaria para la existencia de la vida.

En Marte hay agua.

Luego en Marte hay vida.

Propiedades antrópicas y suprantrópicas

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En un artículo publicado previamente hablé del problema del ajuste fino, que se basa en la constatación de que muchas propiedades del universo parecen diseñadas para hacer posible nuestra existencia. Con otras palabras: esas propiedades cumplen el principio antrópico, lo que no significa otra cosa que la constatación de que el universo debe cumplir todas las condiciones necesarias para nuestra existencia, puesto que nosotros estamos aquí. Por otra parte, el principio de la mediocridad establece que las condiciones antrópicas del universo deberían ser las mínimas necesarias para hacer posible nuestra vida.

Se ha publicado recientemente un libro de Robin James Spivey titulado Aqueous solution, que sostiene que ciertas propiedades del universo son suprantrópicas (van más allá del principio antrópico), porque, no siendo necesarias para nuestra existencia, su presencia asegura nuestro futuro. Según Spivey, estas propiedades son un indicio de diseño mayor que las propiedades antrópicas, pues el principio de la mediocridad se opone a su presencia.

La probabilidad de la existencia de inteligencia extraterrestre

Distribución estadística normal.
El texto se refiere a una distribución uniforme.

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La probabilidad es un concepto matemático bien conocido que se definió inicialmente para cuantificar datos aleatorios en entornos matemáticamente conocidos. Después se ha ido extendiendo a otras situaciones.

Por ejemplo, la probabilidad de que el próximo coche que pase a mi lado tenga una matrícula con las cuatro cifras iguales se calcula dividiendo el número de casos favorables entre el número de casos posibles. El número de casos favorables es diez: 0000, 1111, 2222, ... , 9999. El número de casos posibles es diez mil: 0000, 0001, 0002, ... , 9998, 9999, con una distribución uniforme. Luego la probabilidad mencionada es igual a una milésima. No hemos tenido en cuenta la posible retirada de vehículos de la circulación, que constituye un proceso aleatorio independiente que no debería afectar significativamente el resultado del cálculo.

El problema es que, muchas veces, puede interesar cuantificar los datos en entornos matemáticamente desconocidos. Esto puede ocurrir, por ejemplo, cuando se desconoce el número de casos favorables, o el número de casos posibles, o ambos a la vez. En tales situaciones puede interesar realizar estimaciones de los datos desconocidos, con más o menos incertidumbre. Se habla entonces de probabilidad a priori.

El origen de la vida en otros mundos

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En un artículo publicado recientemente en los Anales de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América, Christopher McKay analiza los requisitos y límites para la vida en otros mundos. Para ello, puesto que no tenemos datos respecto a ningún astro concreto fuera del sistema Solar, y muy pocos respecto a los planetas y satélites de nuestro sistema, aparte de la Tierra, el estudio enfoca los límites para la vida en nuestro mundo y trata de extrapolar los resultados a la posible existencia de vida extraterrestre.

Así, por ejemplo, constata que en la Tierra existen microorganismos extremófilos capaces de sobrevivir en ambientes aparentemente muy hostiles para la vida: entre -15 y 122ºC; en condiciones de sequedad extrema; en una ausencia casi total de luz (100.000 veces menor que el flujo solar que solemos recibir); en presencia de rayos ultravioleta y de radiación ionizante...