ASTROBIOLOGIA: PLANETAS Y VIDA Reflexiones sobre el origen de la vida y la abundancia de la vida en el cosmos David Jou

SÍNTESIS DE LOS TEMAS ANTERIORES • Cosmos: inmensidad, condición necesaria para la existencia • Sintonización fina de las constantes físicas, condición necesaria para la vida • Cerebro: inmensidad interior, condición necesaria para la conciencia • Capacidad de conocimiento de las leyes del universo

ASTROBIOLOGÍA Combina estudios sobre: • Sistemas planetarios • Atmósferas planetarias • Origen de la vida • Biología sintética • Evolución de la vida Preguntándose por: • Condiciones para la existencia de vida • Abundancia de vida • Localizar y estudiar vida

¿PROBABILIDAD DE VIDA EN EL UNIVERSO? DE BRUNO A DRAKE • Fórmula de Drake (1960), proyecto SETI • Probabilidad de que haya planetas habitados en nuestra galaxia = (Estrellas/año) X P X Duración de la vida vida • P = Probabilidad de estrellas acogedoras X probabilidad de planetas habitables • ¿Vida unicelular?, ¿vida inteligente?, ¿civilización tecnológica?

CONDICIONES ESTELARES • • • • •

Nuevas estrellas/año = 6 Procesos de formación de estrellas Estrellas simples (1/2) Masa adecuada (0,9-1,2 Msol) (1/100) Distancia adecuada al centro galáctico (1/3) • Probabilidad conjunta 1/600

OBSERVACIÓN SISTEMAS EXOSOLARES (100 SISTEMAS, 600 PLANETAS)

CONDICIONES PLANETARIAS • • • • • •

Masa adecuada (1/30) Distancia adecuada a la estrella (1/25) Rotación e inclinación adecuadas (1/20) Campo magnético adecuado Probabilidad 1/15 000 Probabilidad conjunta estrella X planeta = 1/9 millones

¿PLANETAS CON VIDA? • ¿Probabilidad de aparición de vida? ½ ?

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Vida unicelular 8 000 millones años Planetas con vida, actualmente, 2700 Vida “inteligente” 8 000 años Planetas con vida inteligente, 2 o 3?

¿EXCEPCIONALIDAD DE LA TIERRA? ¿ESTABILIZACIÓN LUNA? ¿APARICIÓN FOTOSÍNTESIS?

¿QUÉ ES LA VIDA? • ¿La sabríamos reconocer? • Metabolismo, autoregulación,reproducción • ¿Podría haber otros tipos de vida? (papel del agua, del C) • ¿Biología sintética, minimal life, artificial life, origen de la vida conocida? • ¿Hay un camino único hacia la vida?

¿ORIGEN DE LA VIDA? • Creación divina • 1860 Pasteur: no generación espontánea • 1890 Arrhenius: panspermia • 1924 Oparin: caldo primitivo • 1940 Bernal: arcillas • 1953 Miller: aminoácidos • 1960 Oró: adenina • 1966 Cairns-Smith: arcillas • 1976 fuentes hidrotermales • 1980 Wächterschäuser: pirita • 1982 Cech i Altmann: RNA

¿FORMACIÓN DE PROTEÍNAS?

¿FORMACIÓN DE NUCLEÓTIDOS, DE ADN?

EL MUNDO DE RNA • Proteínas necesitan DNA, DNA necesita proteínas • Woese y Orgel (1968): mundo de RNA • RNA, más simple • Hace falta RNA para hacer DNA • RNA actividad enzimática • Pero no se ha logrado RNA artificialmente: molécula complicada

¿SUBSTRATOS INORGÀNICOS? • Bernal (1940), Cairns-Smith (1960): arcillas? • Aumento de concentración Información conservada en apilamiento de capas • Wächterhäuser (1988): formación de pirita (FeS2) a partir de CO2, FeS i H2S; ritmo y energía; quiralidad • Después, los enzimas y el DNA habrían ganado y liderarían la evolución

¿ORIGEN DEL CÓDIGO GENÈTICO?

MEMBRANAS, METABOLISMO • Qué hay antes: membranas, o moléculas autoreplicativas? • Bombas iónicas (H, ATPasa), tan universales como el DNA • Acoplamiento a pigmentos fotosensibles • Experimentos: crecimiento membrana, duplicación • Información, metabolismo y membrana

OTRAS VÍAS ACTUALES: “MINIMAL LIFE”, “SYNTHETIC BIOLOGY” • Búsqueda del genoma mínimo para que haya vida • Fabricación artificial del genoma mínimo • Genes + metabolismo + compartimento • No restringido a materiales actuales (tPNA, thioester peptide nucleic acids) • 2009: Mycoplasma genitalium, Venter Institute • Jack Szostack (PN 2009) Mass, Pier Luigi Luisi, Zürich

EVOLUCIÓN = REPRODUCCIÓN CON VARIACIONES + SELECCIÓN NATURAL • Mutaciones • Duplicaciones genes • Trasposiciones, inversiones • Duplicación genoma • Deriva genética • Organización genoma

ALGUNOS GRANDES HITOS DE LA EVOLUCIÓN • Cèlula procariòtica 3800 Ma • Fotosíntesis 2700 Ma • Cèlula eucariótica 2600 Ma • Organismos pluricelulares 1000 Ma • Órganos, sentidos, sistema nervioso

ALGUNOS GRANDES HITOS DE LA EVOLUCIÓN • Tierra y aire 540 Ma • Insectos 380 Ma, anfibios 370 Ma, mamíferos 200 Ma • Sistema nervioso, cervell, inteligencia y lenguaje • Complejidad: diferenciación, división, colaboración

EVOLUCIÓN SISTEMA NERVIOSO Etapas principales: • Medusas, gusanos • Caracoles • Insectos (hace 380-300 Ma) • Peces, anfibios • Reptiles (hace 250-200 Ma, sistema reptiliano) • Mamíferos (hace 200-150 Ma, sistema límbico) • Primates (hace 50 Ma,neocórtex) • Humanos (hace 2 Ma, neocórtex frontal)

EXTINCIONES EN MASA • Desapareció hasta un 90 % de las especies • Hace 440 Ma, 365 Ma, 245 Ma, 210 Ma, 65 Ma • Causas: volcanes, meteoritos, glaciaciones • Azar no biológico • ¿Cómo habría sido la vida en la Tierra sin las extinciones? • ¿Cómo es la vida en otros planetas?

¿EVOLUCIÓN? ¿CREACIÓN? • Visión cristiana: universo creado por Dios de la nada y por amor, con un sentido y una finalidad: existencia de seres capaces de captar ese amor, vivirlo con intensidad, y alcanzar con él una mejora de la vida de los otros y una plenitud más allá de los tiempos. • Dificultad para llegar a ese objetivo: fuerza del mal, que no tendrá, sin embargo, la última palabra • Visión darwinista –extrapolando la ciencia darwiniana–: universo sin sentido ni finalidad, la vida es un producto casual de la materia, la razón es un producto casual del azar, la muerte pondrá fin a toda vida y toda finalidad.

ORDEN? AZAR? • 65358979323846264338327950288419716939 93751058209749445923078164062862089986 2803482534211706798214808651328… • Hay algún orden en esta serie? • 3,1415926535897932384626433832795028841 97169399375105820974944592307816406286 20899862803482534211706798214808651… • Número π • Simuladores informáticos de números aleatorios son algoritmos deterministas muy sofisticados

EVOLUCIÓN, CREACIÓN • Evolución como dinamismo del mundo creado (algoritmo genético de la mente divina?) • La estructura de las leyes físicas, ¿conduce a la existencia de vida, de vida inteligente?

REFLEXIONES SOBRE LA ACCIÓN DIVINA • Ruptura del determinismo: actualiza potencialitades indeterminadas • Multiplicidad de soluciones: abre nuevas possibilidades • Emergencia: tendencia a organización creciente • Entorno: información sobre sentido, orienta la acción voluntaria humana