dissabte, 28 de desembre de 2013

La termodinámica de la vida.

Vaig publicar aquest post a la redbiogeo en agost de 2010, ara el copie a aquest blog que va camí de convertir-se en un fòssil. És el primer d'alguns escrits que vull duplicar, donat que la redbiogeo és d'accés limitat a professors.

LA TERMODINÁMICA DE LA VIDA



A lo largo de este verano, bastante ajetreado, sólo

me ha dado tiempo a leerme este libro:




Lo compré hace dos años y me lo llevé al instituto para ir leyéndolo durante las guardias, iluso de mi, sólo conseguí leer el prefacio. Lo he rescatado este verano. La edición original es del 2005 y la edición española de 2008.



Como dice la cita de J. Scott Turner de la portada: “Este libro está destinado a ser un clásico”. No se si será cierto pero me ha parecido muy interesante y

A lo largo de la segunda parte: Lo complejo; hacen un repaso a los ejemplos más vistosos de la complejidad de sistemas no vivos: células de Bénard, reacciones Belousov-Zhabotinsky (que pude ver en el museo de la

ciencia de Barcelona), vórtices de Taylor y los huracanes y tornados. Destaca especialmente la referencia al modelo de tornado en una botella (me lo enseñó Rafael Garcia Molina en las jornadas de educación científica de Sagunto). Si no provocamos un remolino, la botella tarda 6 min en vaciarse, provocando el
remolino sólo tarda 11 segundos.

La conclusión es que la materia se autoorganiza, forma estructura complejas que aparentemente disminuyen su entropía, pero que son más eficientes en la destrucción del gradiente que ha provocado su formación. Esta autoorganización consiste en el establecimiento de ciclos de retroacción.



Consideran el enunciado de Morowitz: “En los sistemas en estado estacionario, el flujo de energía a través del sistema desde una fuente hasta un sumidero acarreará al menos un ciclo en el sistema” candidato a ser la cuarta ley de la termodinámica.
tiene contenido para poder serlo.



En dos palabras: Holismo y energía. La segunda ley de la termodinámica es el origen de todas las cosas.





No parece un libro recomendable para los alumnos, hace lo que a ellos no les gusta nada; pasa en el mismo párrafo de hablar de la estructura de las proteínas a las teorías económicas.



El prefacio y la primera parte (Lo energético) son un poco duros. Hacen un repaso a la historia de la termodinámica y a diferenciar la termodinámica clásica (en el equilibrio) de la termodinámica de sistemas abiertos, los autores la llaman termodinámica del no equilibrio (TNE). El aforismo principal es: La naturaleza aborrece los gradientes, según los autores todos los procesos que se desarrollan en el universo están impulsados por un gradiente energético y su destino es eliminarlo para conseguir el equilibrio termodinámico.



En el prefacio dicen: “En rigor, el termino es inadecuado: vida es un substantivo, mientras que el fenómeno al que se refiere es un proceso” (¿os suena?). Destacan ¿Qué es la vida? de Schrödinger: “Con elegancia, Schrödinger abrió todo un nuevo dominio para la comprensión material de la vida”.



La parte dura son todas las referencias a lad,a mecánica estadística de Boltzmann, las referencias a la ciencia de la complejidad, la teoría del caos, etc.







A lo largo de la segunda parte: Lo complejo; hacen un repaso a los ejemplos más vistosos de la complejidad de sistemas no vivos: células de Bénard, reacciones Belousov-Zhabotinsky (que pude ver en el museo de la

ciencia de Barcelona), vórtices de Taylor y los huracanes y tornados. Destaca especialmente la referencia al modelo de tornado en una botella (me lo enseñó Rafael Garcia Molina en las jornadas de educación científica de Sagunto). Si no provocamos un remolino, la botella tarda 6 min en vaciarse, provocando el
remolino sólo tarda 11 segundos.

La conclusión es que la materia se autoorganiza, forma estructura complejas que aparentemente disminuyen su entropía, pero que son más eficientes en la destrucción del gradiente que ha provocado su formación. Esta autoorganización consiste en el establecimiento de ciclos de retroacción.



Consideran el enunciado de Morowitz: “En los sistemas en estado estacionario, el flujo de energía a través del sistema desde una fuente hasta un sumidero acarreará al menos un ciclo en el sistema” candidato a ser la cuarta ley de la termodinámica.





A lo largo de la tercera parte:(Lo vivo) y la cuarta parte (Lo humano) pasan desde las consideraciones sobre el origen de la vida, la evolución y las sucesiones ecológicas a la fisiología y los sistema económicos.



En cuanto al origen de la vida discuten qué fue antes; las estructura replicativas o el metabolismo. Sostienen que primero se formaron ciclos metabólicos catalizados por la pirita o las arcillas y que sobre los ciclos se

sobreimpusieron posteriormente las moléculas replicantes. En algún momento comentan que la historia de los acontecimientos ha hecho que, desde un punto de vista reduccionista, consideremos al los genes los

elementos más importantes para la vida pero que, podemos considerarlos parásitos obligados de las reacciones metabólicas. Curiosamente le dan poca importancia a la membrana (yo siempre insisto a mis alumnos sobre la importancia de la membrana para limitar lo vivo de lo no vivo). Muy interesante e imposible de resumir más.



En los capítulos destinados a ecología hacen un buen resumen de la historia de la ecología y destacan las aportaciones de Lotka y Margalef, al que describen como un solitario catalán, por contraposición a los

equipos de trabajo americanos.





Las sucesiones ecológicas son equiparables a la evolución salvo por el hecho de que en la evolución hay variabilidad genética y en las sucesiones no. Este es uno de los puntos de vista revolucionarios, a diferencia de la

corriente que supone una deriva estocástica en la evolución, modelada posteriormente por la selección natural, los autores proponen que tanto las sucesiones como la evolución tienen un fin: La destrucción cada vez más eficiente de los gradientes energéticos entre el sol a aproximadamente 6000°K y el espacio exterior a unos 2°K.



En dos ocasiones utilizan «para» entrecomillado para destacar por un lado las dificultades del

lenguaje y por otro para no descartar un fin.



También dedican bastante espacio en el libro a diferenciar su concepto de finalidad en la

evolución del designio del creacionismo:



“El origen de la vida está conectado con su función presente como

proceso reductor de gradientes. El designio ha sido excluido de la

lista de temas biológicos respetables por razones retóricas e

históricas, a parte de científicas. Queremos compensar este

mostrando que la biología, especialmente la evolutiva, puede

reconocer el propósito como fenómeno natural de raíces

termodinámicas”



“El propósito es un asunto resbaladizo y la teleología se ha descrito

como una doncella «sin la que ningún biólogo puede vivir, pero de

cuya compañía se avergüenza en público»”





Diferencian teleológico (un fin voluntario, diseñado: voy a hacer un ser vivo a mi imagen y semejanza) de teleonómico (dirigido a un fin: como el de las rutas metabólicas o el funcionamiento del corazón) y teleomático (promotor de un fin: Una piedra ni está diseñada para caer, ni está programada genéticamente para caer pero cae si nada se lo impide, un ecosistema reduce el gradiente energético entre el Sol y el espacio exterior, cuanto más complejo sea el bosque mejor realiza esta disipación) .



Por mi parte creo que he encontrado el sujeto de la frase de Rubén Nieto en la discusión de hace ocho meses. Los gradientes energéticos me parecen una buena explicación.



Aunque creo que al final me ha salido un comentario muy teórico y filosófico, el libro está lleno de ejemplos interesantes como los efectos de la reintroducción del lobo en Yellowstone, los estudios de drenajes de cuencas alteradas, diferentes tipos de sucesiones, etc.



Para acabar, me han resultado muy interesantes las citas que utilizan los

autores en la introducción, por ejemplo:
Sólo he tenido una arruga, y estoy sentada sobre ella”
Jeanne Calment.


Tanta belleza, al lado
de una estación tan breve,
sugiere a nuestra atónita razón
esta desolada conjetura:
el mundo fue creado sin ningún fin o telos
y si – como nos dirían algunos-
hay una meta,
no somos nosotros”
Joseph Brodsky


“En la vida no hay nada por lo que debamos temer.

Sólo debemos comprender”

Marie Curie

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