viernes, 21 de noviembre de 2014

La primera ley de la evolución biológica

 “Nada en biología tiene sentido si no es a la luz de la evolución”
 Theodosius Dobzhanski

Hace tiempo, escribí una entrada sobre uno de los trabajos que más me ha impresionado desde hace tiempo. Me refiero a esta entrada, donde se puede leer la publicación escrita por Enrique Meléndez-Hevia, catedrático de Bioquímica y Biología Molecular en la Universidad pública de La Laguna (Islas Canarias).

En este trabajo, el doctor Meléndez-Hevia, hace un completo estudio sobre la relación, o mejor dicho, la reducción, del proceso evolutivo por selección natural, a las leyes físicas subyacentes.

Voy, a continuación, a intentar esquematizar parte de este trabajo en un intento de acercar su contenido a aquellos que no tengan la voluntad suficiente ;), para leer sus casi 50 páginas. Me voy a centrar en la primera pregunta: ¿por qué se ha dado la evolución biológica?

Introducción.

- La vida no tiene unos materiales obligatorios, ni tampoco, en principio, unas condiciones ambientales obligatorias. Pero hay un hecho fundamental. La vida en cada momento es siempre el resultado de un proceso evolutivo. Sin evolución, no hay vida.

- Cualquier fenómeno (y la vida es un fenómeno) es siempre el resultado de al menos tres factores: una causa que lo provoca, que es el porqué, un mecanismo que es el cómo, y una oportunidad que la hace posible, y que incluye todos los diversos factores circunstanciales: el material, el espacio, el tiempo, y alguno más. Y a veces, no siempre, también existe un para qué, una intencionalidad.

1. Las leyes de la evolución biológica

La evolución biológica está gobernada por tres leyes, cuya aplicación responde a las tres preguntas básicas para explicar un suceso: el porqué, el mecanismo, y la oportunidad.

1.1. El porqué: Termodinámica y Entropía.


- La termodinámica es la parte de la ciencia que se ocupa de estudiar las transferencias de energía entre sistemas, y se basa en dos principios: El primero es el de la conservación de la energía y dice que ésta no se puede crear ni destruir, sino sólo transformarse. El segundo principio (o segunda ley) de la termodinámica, dice que cualquier sistema físico aislado evoluciona aumentando su entropía(desorden) hasta alcanzar el máximo posible.

- La entropía puede considerarse como la parte de energía (su equivalente haciendo la transformación pertinente) generada por un sistema, que se gasta en mantener su propia estructura, y que por tanto no es útil para hacer un trabajo.

- la evolución de un sistema implica un aumento de entropía, y ese aumento es mayor cuanto más irreversible sea el camino por el que se ha producido esa evolución. Si el cambio pudiese ser absolutamente reversible, entonces el aumento de entropía sería el mínimo posible.

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Cuanta más entropía genere por unidad de tiempo la evolución de un sistema, más potencia tendrá. Si la evolución de un sistema fuese absolutamente reversible, sería un sistema inservible, muerto, porque no podría realizar trabajo.

- El Universo evoluciona hacia un aumento incesante de entropía. Sin embargo, es posible que se produzcan disminuciones locales. En la Naturaleza estos fenómenos son frecuentes; como cuando se forma un cristal, cuando se congela el agua de un estanque, o cuando un ave construye un nido reuniendo y colocando materiales diversos con arreglo a un proyecto. Pero en todos estos casos esa disminución local de entropía ha ocurrido a costa de un gasto de energía mucho mayor. Si en la evolución de un sistema particular observamos una disminución de entropía, eso nos dice que todo él está sometido a un campo más general, en el cual la entropía aumenta.

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Todo lo que pueda promover diferencias en la frecuencia de choques entre dos grupos de partículas, como una diferencia de potencial químico (el cual depende de la concentración de partículas), o de temperatura (que aumenta su energía cinética), será capaz de crear un campo termodinámico.

- Cualquier reacción química se mueve por la acción del campo termodinámico a que está sometida. El segundo principio de la termodinámica afirma que, sometido a la acción de un campo termodinámico, un sistema evoluciona en el sentido de aumentar su entropía.

- Los seres vivos están sometidos a varios campos termodinámicos debidos principalmente a las reacciones químicas de la biología.

Resumen: Tenemos así que la segunda ley de la termodinámica es la ley fundamental tras la evolución de cualquier sistema. Y como también sabemos que la vida está sometida a campos termodinámicos debidos a las reacciones químicas que la sustentan, hay que considerar el segundo principio de la termodinámica como la primera ley de la evolución biológica, y eso nos da la respuesta a la pregunta del porqué de la evolución de la vida en la Tierra.