Sopa de letras. El proceso de selección y evolución de especies o moléculas autorreplicativas en condiciones prebióticas se puede simular mediante una población de cadenas de letras en una especie de sopa primordial virtual. Cada cadena, formada por caracteres alfabéticos, se replica dando lugar a copias de sí misma con una frecuencia que es función de su parecido con una frase objetivo prevista de antemano. Durante el proceso de copia puede existir una cierta posibilidad de error, formándose copias que difieren ligeramente de la original. Partiendo de una población generada inicialmente al azar, este sistema puede evolucionar, de modo análogo a las especies prebióticas, seleccionando las secuencias más «aptas» y formando cadenas que van aumentando en significado hasta obtener la secuencia diana u objetivo.
La vida depende del agua. Podemos pensar en otras Biologías, con características, formas e incluso moléculas diferentes a las que conocemos en la Tierra; pero algo que, sin lugar a dudas, siempre será común es el agua. Por ello todos los programas de búsqueda de vida fuera de nuestro planeta empiezan siempre buscando la presencia o el rastro del agua.
El agua y el tiempo. Las moléculas en la sopa primordial se debaten en esa ventana de tiempo que hay entre su formación y su degradación (también llamada hidrólisis — ruptura por agua). La evolución sólo se presenta cuando las especies no son ni muy inestables ni excesivamente estables. En el primer caso no tendrían tiempo para replicarse completamente antes de su hidrólisis; en el segundo caso no permiten la necesaria renovación para dar la opción a otras moléculas a entrar en juego. En este juego el agua cobra un especial protagonismo, pues facilita el medio fluido para que las moléculas se encuentren unas con otras y por otro lado juega un decisivo papel en su degradación. Con la química que conocemos en este universo en la mano, sólo el medio fluido proporcionado por el agua, proporciona las características de fluidez y temperatura para que la ventana de tiempo permita una vida media a las moléculas para que se dé la evolución molecular.
Aprovechando el error. El error en la copia de una especie (en las especies actuales reflejado en la copia errónea de un gen al replicarse una célula) es fuente de nuevas especies, es la base de la exploración de nuevas secuencias, nuevas moléculas, que puedan presentar nuevas propiedades. El proceso de selección de las especies más aptas entre las van apareciendo es la base de la evolución. El error se presenta como motor de evolución. Cuando en una población se selecciona la copia más apta, que al replicarse puede producir algunas copias erróneas, formando la cola de error, se alcanza el llamado equilibrio de selección. El conjunto de copia más apta junto con su cola de error se conoce como cuasiespecie. La selección de una cuasiespecie es absolutista; no se puede dar la coexistencia de cuasiespecies ya que siempre se termina seleccionando la más apta.
Cooperación y caos. La cooperación de cuasiespecies permite alcanzar un nivel superior de organización: el hiperciclo catalítico; donde dos o más cuasiespecies interaccinan catalíticamente abriendo una puerta a la diversidad. Esta cooperación representa la potenciación de unas especies sobre la autorreplicación de las otras. Además de la coexistencia de diferentes especies se pueden alcanzar comportamientos complejos, donde las poblaciones de cuasiespecies no permanecen constantes en el tiempo sino que aumentan y disminuyen constantemente, de modo periódico o siguiendo una dinámica típicamente caótica.
Difusión y ruptura de simetría. Las moléculas o especies autorreplicativas fluyen en el medio acuoso, y están sujetas a procesos de difusión. Como en otros muchos sistemas físicos (desde galaxias a reacciones químicas, pasando por ecosistemas) la combinación de una dinámica de transformaciones complejas con la difusión en el medio, puede conducir a procesos de ruptura de simetría que originan patrones espaciales o espacio-temporales (las célebres estructuras disipativas de I. Prigogine). En otras palabras, se puede originar de modo espontáneo una diferente acumulación de componentes en unas partes del sistema, en detrimento de otras. En dinámica prebiótica este proceso puede explicar el hecho de que se reúnan especies autorreplicativas en formación de hiperciclo en unas regiones de la sopa primordial, dejando otras zonas «vacías», es decir sin especies. De esta forma se favorecen dos importantes procesos: la aparición de formas celulares y la co-evolución.
Texto: Federico Morán.
Fotografías: Néstor Torrens.
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