El fenómeno vida a los ojos de un físico

¿Cómo comprender la vida desde la física? Vemos que los acontecimientos que se suceden en un organismo vivo lo hacen con una regularidad y un orden admirables, llevados a un nivel desconocido por la materia inanimada: su comportamiento vegetativo, las relaciones metabólicas de carácter molecular que se dan en su seno, la operatividad de los órganos… todo se da en una especie de organización plástica, perfectamente engranada, con la capacidad de adaptarse mágicamente a diversas situaciones. Todo este despliegue «lo encontramos controlado por un grupo de átomos maravillosamente bien ordenados que sólo representan una pequeña fracción de la suma total en cada célula», dice Schrödinger. Esta peculiaridad consiste en ser capaz de ‘atraer orden’ sobre sí mismo, sorteando la progresión hacia el caos atómico propio de todo devenir natural de la materia inanimada, absorbiendo orden apropiadamente de su entorno; todo lo cual está relacionado con esas moléculas ‘mágicas’ semejantes a las de los sólidos aperiódicos que denominamos cromosomas, «las cuales representan, sin duda, el grado más elevado de asociación atómica que conocemos ―mucho más elevado que el cristal periódico común― en virtud del papel individual que cada átomo y cada radical desempeña aquí». Lo que hace la materia viva es, partiendo de un orden existente, mantenerlo.

Esto visto para un físico no puede menos que ser considerado sorprendente, en tanto que rompe con el comportamiento habitual de sus objetos de estudio, en los cuales el comportamiento ordenado de los átomos es infrecuente, tanto como para afirmar que responde a una irregularidad completa, de la cual sólo se puede hablar de regularidad en términos estadísticos, como valor medio de un número elevado de casos. En la materia viva, un solo grupo de átomos es capaz de provocar acontecimientos debidamente ordenados, armonizados entre ellos y el entorno, de acuerdo con leyes todavía por conocer, difícilmente imputables a mecanismos probabilísticos. Este pequeño grupo de átomos ‘directores’ aparece en cada una de las células que componen el organismo, como si fueran diminutas estaciones de gobierno local, que participan todas de un mismo código común. Todo ello es totalmente desconocido en otra materia que no sea la viva: «el físico y el químico, al examinar las materias inanimadas, nunca han presenciado fenómenos que hubieran tenido que interpretar en esta forma».

Ello nos lleva a la identificación de dos procesos distintos mediante los cuales se pueden obtener sucesos ordenados: el estadístico que produce orden del desorden, y el biológico que produce orden del orden. Paradójicamente, el segundo parece el más lógico para el sentido común, y seguramente lo sea, pero es en el fondo el más misterioso de los dos. Es razonable pensar que el ‘mismo objetivo’ sea alcanzable según dos procesos distintos, por las mismas leyes. Cuáles sean en el caso biológico, no pueden ser explicadas desde las leyes de la física. Es preciso estar abiertos a algún nuevo tipo de ley física, so pena de tener que calificarla como una ley no-física. No es ésta última la opinión de Schrödinger, para lo cual habría que matizar una afirmación anterior, a saber: que todas las leyes físicas están basadas en la estadística.

Ello no nos debe llevar a confundirnos con las apariencias. En muchos casos, la regularidad observada (la de los planetas girando en el sistema solar, la de las manecillas del reloj marcando la hora) es efectivamente dependiente de la irregularidad atómica. Pero ya Planck realizó una observación en este sentido, diferenciando en un estudio lo que en su título ya indica: “Leyes de carácter dinámico y leyes de carácter estadístico”, que es la distinción que acabamos de establecer entre leyes que rigen el ‘orden del orden’ y leyes que rigen el ‘orden del desorden’, respectivamente. Lo que Planck trataba de establecer, ajeno al problema que nos ocupa pero que apunta hacia él, era la demostración de cómo las leyes que rigen el comportamiento a gran escala se establecen sobre la base de las leyes dinámicas que son las que se suponen que gobiernan los sucesos a pequeña escala, es decir, las interacciones entre átomos y moléculas. Desde esta lectura, esta nueva ley de ‘orden del orden’ no sería tan ajena al mundo de la física como en un principio se pudiera haber pensado: de hecho, y según Planck, este principio debe poder aplicarse también a los fenómenos de la física moderna. La conclusión a la que llega Schrödinger es, pues, que la ley ‘orden del orden’ debe regirse también por leyes físicas, de carácter físico, o mecánico, pero entendido desde el planteamiento cuántico, y aplicado a sistemas orgánicos.

¿Por qué se para un reloj? Pues porque, una vez le hemos dado cuerda, va perdiendo energía por rozamiento y por calor, según procesos físicos ciertamente complejos, hasta que se para. Pero el físico cuántico sabe que el proceso inverso es posible, aunque sea altamente improbable (tal y como estableció Boltzmann), de modo que un reloj sin cuerda podría ponerse a andar de repente, a expensas de la energía térmica de sus componentes y de la del entorno. ¿No es eso lo que hace la materia viva? No debemos perder de vista que, frente a la estabilidad de su funcionamiento, un reloj debe su actividad a la naturaleza estadística del proceso, y en cualquier momento podría invertir su movimiento, por ejemplo. Lo que diferencia este segundo suceso de su funcionamiento normal, no es su imposibilidad, sino su improbabilidad. Aunque se trate de una probabilidad mínima, infinitesimal, siempre existe en potencia. Desde esta perspectiva, la diferencia entre ‘orden del orden’ y ‘orden del desorden’ se difumina, prevaleciendo la que dicte la actitud del observador.

Ahora bien, lo que sigue pendiente de respuesta es cómo las leyes tipo ‘orden del orden’ están tan presentes en el ámbito biológico, y no tanto en los físico-químicos como tales. Una posible aproximación es la que establece Schrödinger en estos términos y que, sinceramente, a un servidor se le escapa, aunque trataré de exponerla de un modo fiel: «¿Cuándo un sistema físico ―cualquier clase de asociación de átomos― desarrolla la ‘ley dinámica’ (en el sentido de Planck), o caracteres del ‘mecanismo del reloj’? La teoría cuántica ofrece una contestación muy breve para esta pregunta: en el cero absoluto de temperatura. Al aproximarse a dicho grado de temperatura, el desorden molecular deja de tener influencia alguna sobre los acontecimientos físicos». Una temperatura, el cero absoluto, que nunca puede ser alcanzada, sino sólo aproximativamente: es la conocida como ‘tercera ley de la termodinámica’ de Walther Nernst. La mecánica cuántica permite fundamentar racionalmente esta ley de carácter empírico; y, lo que es más importante: nos permite comprender cuánto debe acercarse un sistema al cero absoluto para poder desplegar un comportamiento aproximadamente ‘dinámico’. Entiendo que, a esa temperatura, desde un lado el sistema presentará leyes del tipo ‘orden del desorden’, y desde el otro del tipo ‘orden del orden’. No necesariamente esa temperatura ha de ser siempre muy baja; de hecho, Nernst la dedujo en temperaturas ambientales investigando cómo la entropía afectaba a reacciones químicas. Para nuestro reloj, el ‘cero absoluto’ se corresponde con la temperatura ambiental, razón por la que funciona en nuestras casas de forma dinámica.