Pensándolo bien...

Desde siempre la Humanidad se ha preocupado por el origen de la vida. Es un tema recurrente para el ámbito social. Es uno de los grandes problemas a desvelar y una cuestión a resolver para la que no tenemos mucha idea de por dónde comenzar. A lo largo de la Historia ha habido momentos en los que la preocupación ha aflorado de forma más estrepitosa. Sin ir más lejos, el siglo XIX fue especialmente fértil en ideas atrevidas. Muchos científicos pensaron que la vida era una cuestión un tanto mágica. Se configura el concepto de Química Orgánica y llega a concebirse que habría una referencia orgánica para la vida, lo que conlleva asociada una receta para hacerla emerger y que se trata de llegar a desvelarla, lo cual era cuestión de tiempo. Viene al caso recordar que a finales del XIX, desde la Física, se difunde la idea de que ya todo es conocido, desde la formulación de las leyes de la dinámica por Newton y solamente se requiere un “Superser” que conozca las posiciones y velocidades de todas las partículas del Universo, para describir el futuro y el pasado del mismo. La formulación del principio equivalente en el ámbito orgánico, condujo a la creencia de que la vida emergía de un laboratorio; ya era una cuestión de detalle lograrlo. La química era el eslabón perdido entre la materia y la vida.

En 1952 Miller y Urey llevan a cabo un experimento que conectó el mundo mineral con el orgánico. Fue el inicio de la abiogénesis experimental.  Los aminoácidos emergían al hacer pasar corriente eléctrica a través de una mezcla de agua y metano, amoniaco, hidrógeno y monóxido de carbono, como un diseño de atmósfera primitiva. La síntesis de los compuestos orgánicos debió resultar sencilla en la Tierra primitiva. Nació la exobiología. Otros investigadores, posteriormente, variando los ingredientes y las proporciones, han obtenido componentes simples de los ácidos nucleicos e incluso la molécula de ATP. En todo caso lo que fue un prometedor avance, indujo muchas frustraciones.

Schrödinger publicó un texto en 1944 titulado ¿Qué es la vida?, dando origen a la biología molecular. La aportación de Schrödinger se concreta en que la transmisión de la información genética a través de las distintas generaciones implica un proceso cuántico por la naturaleza discreta de la misma. Cabe citar que en la época no ser conocía para nada lo relativo a la codificación genética. Boole nace en 1815 y fue al final de su vida cuando propuso los conceptos de lógica matemática y logró simplificar los enunciados al trasladarlos a respuestas de si o no, utilizando una aritmética binaria. La aportación de Schrödinger fue genial en el sustrato referido. Avanzó que como la mecánica cuántica proponía una estructura de la materia en base a átomos y moléculas, enlaces químicos y procesos de ruptura y formación de enlaces, parecía natural que fuera la mecánica cuántica la que abordara la cuestión de la materia viva.

Un sistema vivo no tiene ningún parecido con cualquier otro sistema físico conocido. Podemos tener la tentación de que no deja de ser un sistema químico más, pero su especificidad pone de relieve efectos cuánticos nada triviales, que inciden en los biosistemas. Lo que no parece tener duda es que la mecánica cuántica ha debido jugar un papel importante en el surgimiento de la vida. La forma de las moléculas y sus afinidades químicas son determinantes para las funciones celulares y, no cabe duda de que las explicaciones pertinentes tienen que venir de la mano de la química cuántica. Los efectos genuinamente cuánticos como el entrelazamiento, el efecto túnel o los derivados del espín, todos ellos envueltos en la vestimenta de las propiedades coherentes, son efectos no triviales que jugarán un papel, en casos, destacado.

La descripción cuántica del origen de la vida, que propone Davies, implica que pudo emerger del mundo atómico, directamente. Desde la descripción ortodoxa, hoy en vigor, se dio un proceso de complejidad creciente precediendo la transición de los primeros sistemas vivos, que no tuvieron necesariamente que ser células individuales, sino grupos colectivos de ellas. Contrasta con las corrientes en las que el secreto de la vida no está ligado estrictamente a su complejidad y a sus ingredientes, sino al proceso de información y las habilidades para reproducirse.

Los sistemas vivos son procesadores de información. Los genes son la base de datos que se replican y que intervienen en lo que se ha dado en denominar la selección natural. La información fluye de forma natural de abajo a arriba en el organismo vivo y la selectividad tiene que dejar rastro en los procesos moleculares implicados. En este contexto, es relevante que la impronta cuántica debe quedar manifiesta.  Las moléculas biológicas juegan el doble papel de químicas e informacionales, patentes en los dos niveles del dualismo fenotipo/genotipo. Se puede interpretar que el hardware está expresado en la componente química y que el software está incluido en la información. Si queremos conocer el origen de la vida, habrá que interpretar el hardware y el software.

Se ha dispensado mucha atención a los aspectos de hardware, cuando se aborda la cuestión del origen de la vida.  Se ha buscado el paso detallado del mundo mineral al orgánico y mucho menos a como se ha organizado, incluso en el organismo más simple.  La biogénesis requiere a estas alturas una nueva visión conceptual, como la que aporta Davies, que es ver la vida como un proceso informacional. La reproducción se contempla hoy como una replicación de las estructuras materiales, desde el ADN a la célula completa. Conociendo la información para la replicación, se debería conocer como comenzó la vida.

En el tratamiento cuántico de la información, los bits son reemplazados por los qubits. El entrelazamiento y la superposición juegan el papel del paralelismo computacional, con los consiguientes beneficios en capacidad de proceso y velocidad de la información. Se trata de concebir los sistemas vivos como procesadores cuánticos de información. Muchos investigadores destacados se han sumergido en esta interpretación. No es trivial la concepción de que la mecánica cuántica no solo explica la estructura de las moléculas de la vida como el ADN o el ARN, sino que también juega un papel decisivo en el procesado de la información, almacenando y procesando no solo bits clásicos sino qubits.

Davies propone tres alternativas significativas. Una es que la Mecánica Cuántica juegue un papel decisivo en la emergencia de la vida, aun cuando dejó de jugarlo al hacerse la vida más compleja o su papel relevante, solamente es esporádico. Otra opción es que la vida nació clásicamente y evolucionó a un comportamiento cuántico, aspecto detectable dado que si los sistemas biológicos son capaces de procesar información mecanocuántica, ganarían velocidad y capacidad y la selección natural debería descubrir y amplificar esas capacidades si ocurriera así. Una tercera opción es que la vida apareció como sistema complejo, pero evolucionó hacía el limite cuántico, en el que la incertidumbre establece límites a la eficiencia de los procesos biomoleculares.

En suma, el dilema actual radica en que la maquinaria celular puede explotar las opciones cuánticas e interpretarse como que las mejoras, que aporta la conducta cuántica, son consecuencia de la evolución o, alternativamente, se pueden interpretar como un remanente del origen cuántico de la vida. Probablemente, es un momento propicio para abordar temas de calado como éste, ahora que conocemos más acerca de cómo abordar, no solo de forma práctica, sino conceptual, un problema que nos atañe a todos, recurrente y que pide una puesta al día de los avances que nos puedan acercar a comprender cómo emergió la vida en un escenario material.