Sistemas auto-catalíticos

Uno de los grandes empeños de los científicos es reproducir de forma controlada los procesos que se piensa que estuvieron presentes en el origen de la vida. Muy brevemente, podemos definir a un ser vivo como una unidad orgánica que se autoposee a largo del tiempo para mantenerse existiendo en un determinado entorno, ante el cual mantiene cierto grado de autonomía. Para ello hacen falta dos funciones básicas: alimentarse (o conseguir los recursos energéticos necesarios para sus procesos de metabolización) y reproducirse (pues, en caso contrario, con su muerte se acabó el asunto).

¿Cómo puede este ser vivo realizar estas dos funciones básicas? No las tiene que aprender, sino que es algo que le es dado por sus progenitores; una de las cosas buenas de la reproducción es que consigue transmitir la información (genética) adecuada para que el futuro individuo pueda hacer muchas cosas sin la necesidad de tener que aprenderlas. Ciertamente este es un proceso muy complejo, aun en los seres vivos más sencillos; un proceso que todos los seres vivos de nuestro planeta hacen en mayor o menor medida: transmitir y almacenar información. Sabido es que esta información es transmitida mediante el ADN, cadena formada a base de pequeños eslabones (nucleótidos), que vienen a ser cuatro: adenina, timina, guanina y citosina, transcritas comúnmente por sus iniciales, y que incluso pueden llegar a titular una película (¿os acordáis de GATTACA?).

En cada especie esta cadena cuenta con una longitud específica. En las bacterias más sencillas es una secuencia de unos miles de letras; en los organismos más complejos, como nosotros, varios miles de millones. Dentro de esta larga secuencia de nucleótidos, hay tramos específicos que poseen cierta singularidad, digamos que su combinación posee cierto sentido: son los genes. ¿Qué quiere decir ‘sentido’ en este contexto? Como nos explican, Novo, Pereda y Sánchez (autores de Naturaleza creativa, libro en el que se encuentran las páginas en las que me estoy apoyando), «queremos decir que la secuencia concreta de letras forma un código que posteriormente se interpreta en la fabricación de proteínas», y, como es sabido, las proteínas son biomoléculas fundamentales en la génesis y mantenimiento de la vida. Es decir: un sistema vivo puede ‘leer’ la información genética contenida en el ADN de su especie, lectura gracias a la cual poseerá las ‘instrucciones’ pertinentes para la génesis de las biomoléculas que le permitirán sencillamente seguir en la vida. No hay que insistir en la importancia de poseer esta capacidad de ‘lectura genética’: mientras un ser vivo exista, cada vez que el organismo necesite fabricar alguna proteína, tanto para su funcionamiento interno como en su relación con el entorno, no le quedará más remedio que leer el código de su ADN. De ahí también la importancia de que dicho código sea transmitido de generación en generación, mediante la reproducción. Gracias a ella el individuo ‘replica’ su manual de instrucciones, para que pueda hacer uso de él otro individuo. La misión del ADN se puede resumir diciendo que es la de «guiar y seleccionar todo el desarrollo químico del ser vivo».

Con lo dicho parece que está clara la diferencia entre un ser vivo y otro inerte, diferencia que, cuando nos acercamos al fenómeno del límite entre ambos, curiosamente es más difícil de establecer. Desde ya hace tiempo, hay un interés científico por establecer artificialmente los procesos según los cuales se guían los seres vivos, imitando sus propiedades en sistemas creados artificialmente. De hecho, en la actualidad se pueden fabricar sistemas ‘vivos’, sistemas químicos muy reducidos pero cuyo funcionamiento es similar al de un ser vivo; un ejemplo de ello son los denominados conjuntos auto-catalíticos, es decir, sistemas en cuyo seno se dan ciertas reacciones químicas que se retroalimentan unas a otras. Dos elementos pueden generar a otros mediante unas reacciones, y estos últimos pueden contribuir a modo de catalizadores a que se mantengan esas reacciones mediante las cuales son generados. No sé yo si los famosos biobots de reciente creación se pueden asociar a este tipo de sistemas, pues según tengo entendido tiene cierta capacidad de regeneración también, aunque se diferencian en que pueden ser manejados desde el exterior.

Estos sistemas auto-catalíticos son factibles en los tubos de ensayo de los laboratorios, pero también se pueden generar en espacios naturales, tales como vesículas microscópicas: «un conjunto auto-catalítico atrapado en el interior de una vesícula es algo bastante parecido a una célula, el elemento básico de lo que hemos descrito como sistemas vivos naturales». Incluso estas vesículas pueden ‘reproducirse’, sencillamente dividiéndola en dos vesículas más pequeñas de modo que, si éstas cuentan con los elementos mínimos necesarios, podrán seguir funcionando tranquilamente. Ahora bien, carecen de algo fundamental para que los podamos equiparar del todo a sistemas vivos, a saber: las moléculas portadoras del código genético, de las instrucciones para que dicho sistema pueda ser replicado mediante la reproducción. Sin embargo, en algunos experimentos los elementos que forman parte de estas reacciones que se retroalimentan son moléculas portadoras de estas instrucciones (en concreto, de ARN, más sencillo que el ADN).

Con ello tenemos algo muy parecido a lo que se piensa que, en el origen de la vida, puede haber constituido lo que pueda haber sido una protocélula, es decir, el primer estadio de lo que con el tiempo se pudo haber convertido en la primera célula viva tal y como la conocemos. En esta protocélula se encontrarían presentes los tres elementos principales que debería poseer: un contenedor, un metabolismo y un programa. Elementos que conforman una estructura básica que, tozudamente, se encuentra presente en todas las formas de vida conocidas sobre nuestro planeta.

¿Qué falta para que sea una auténtica célula viva? Pues la capacidad para poder auto-construirse a sí misma. Cuando apareció la primera célula viva, no había allí ningún científico para propiciar artificialmente los procesos que le darían pie a la existencia, sino que se dio todo naturalmente, por sí mismo. Es particular de los seres vivos mantenerse a sí mismos y generarse a sí mismos, todo ello gracias a su dinamismo interno en relación con el externo. ¿Seremos alguna vez conscientes de lo complejo que es este proceso, sobre todo en los organismos menos básicos, según el cual miles y miles de células se van generando exponencialmente, mediante procesos altamente dirigidos y cualificados, dando a lugar a células diferenciadas y localizándolas en su lugar adecuado? Un proceso que no es ni un ensamblaje, ni un auto-ensamblaje, incluso aunque ese auto-ensamblaje se dé según procesos naturales. Es otra cosa. Es un proceso de diferenciación celular, de ubicación y de jerarquización, de modo que unas partes del ser vivo están al servicio de otras, y las otras al de otras… En la medida en que esta complejidad va en aumento, va siendo posible la existencia de seres vivos superiores; éstos son viables en la medida en que esa unidad orgánica interna crece en funcionalidad y especialización. Se construye así un ‘todo’ dinámico, orgánico, en la que todas las partes posibilitan y dependen de las demás, todo ello según un proceso auto-dirigido según el cual el individuo se va desarrollando en pro de su maduración, y reproducción en otros de su especie.