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ASTROBIOLOGIA:
PLANETAS Y VIDA
Reflexiones sobre el origen de la
vida y la abundancia de la vida en el
cosmos
David Jou
SÍNTESIS DE LOS TEMAS ANTERIORES
• Cosmos: inmensidad, condición necesaria
para la existencia
• Sintonización fina de las constantes
físicas, condición necesaria para la vida
• Cerebro: inmensidad interior, condición
necesaria para la conciencia
• Capacidad de conocimiento de las leyes
del universo
ASTROBIOLOGÍA
Combina estudios sobre:
• Sistemas planetarios
• Atmósferas planetarias
• Origen de la vida
• Biología sintética
• Evolución de la vida
Preguntándose por:
• Condiciones para la existencia de vida
• Abundancia de vida
• Localizar y estudiar vida
¿PROBABILIDAD DE VIDA EN EL
UNIVERSO? DE BRUNO A DRAKE
• Fórmula de Drake (1960), proyecto SETI
• Probabilidad de que haya planetas habitados en
nuestra galaxia = (Estrellas/año) X P X Duración
de la vida vida
• P = Probabilidad de estrellas acogedoras X
probabilidad de planetas habitables
• ¿Vida unicelular?, ¿vida inteligente?,
¿civilización tecnológica?
CONDICIONES ESTELARES
•
•
•
•
•
Nuevas estrellas/año = 6
Procesos de formación de estrellas
Estrellas simples (1/2)
Masa adecuada (0,9-1,2 Msol) (1/100)
Distancia adecuada al centro galáctico
(1/3)
• Probabilidad conjunta 1/600
OBSERVACIÓN SISTEMAS EXOSOLARES
(100 SISTEMAS, 600 PLANETAS)
CONDICIONES PLANETARIAS
•
•
•
•
•
•
Masa adecuada (1/30)
Distancia adecuada a la estrella (1/25)
Rotación e inclinación adecuadas (1/20)
Campo magnético adecuado
Probabilidad 1/15 000
Probabilidad conjunta estrella X planeta =
1/9 millones
¿PLANETAS CON VIDA?
• ¿Probabilidad de aparición de vida? ½ ?
•
•
•
•
Vida unicelular 8 000 millones años
Planetas con vida, actualmente, 2700
Vida “inteligente” 8 000 años
Planetas con vida inteligente, 2 o 3?
¿EXCEPCIONALIDAD DE LA TIERRA?
¿ESTABILIZACIÓN LUNA?
¿APARICIÓN FOTOSÍNTESIS?
¿QUÉ ES LA VIDA?
• ¿La sabríamos reconocer?
• Metabolismo, autoregulación,reproducción
• ¿Podría haber otros tipos
de vida? (papel del agua,
del C)
• ¿Biología sintética, minimal
life, artificial life, origen de
la vida conocida?
• ¿Hay un camino único
hacia la vida?
¿ORIGEN DE LA VIDA?
• Creación divina
• 1860 Pasteur: no generación
espontánea
• 1890 Arrhenius: panspermia
• 1924 Oparin: caldo primitivo
• 1940 Bernal: arcillas
• 1953 Miller: aminoácidos
• 1960 Oró: adenina
• 1966 Cairns-Smith: arcillas
• 1976 fuentes hidrotermales
• 1980 Wächterschäuser: pirita
• 1982 Cech i Altmann: RNA
¿FORMACIÓN DE PROTEÍNAS?
¿FORMACIÓN DE NUCLEÓTIDOS, DE
ADN?
EL MUNDO DE RNA
• Proteínas necesitan DNA,
DNA necesita proteínas
• Woese y Orgel (1968):
mundo de RNA
• RNA, más simple
• Hace falta RNA para
hacer DNA
• RNA actividad enzimática
• Pero no se ha logrado
RNA artificialmente:
molécula complicada
¿SUBSTRATOS INORGÀNICOS?
• Bernal (1940), Cairns-Smith (1960):
arcillas?
• Aumento de concentración
Información conservada en
apilamiento de capas
• Wächterhäuser (1988): formación de
pirita (FeS2) a partir de CO2, FeS i
H2S; ritmo y energía; quiralidad
• Después, los enzimas y el DNA
habrían ganado y liderarían la
evolución
¿ORIGEN DEL CÓDIGO GENÈTICO?
MEMBRANAS, METABOLISMO
• Qué hay antes:
membranas, o moléculas
autoreplicativas?
• Bombas iónicas (H,
ATPasa), tan universales
como el DNA
• Acoplamiento a
pigmentos fotosensibles
• Experimentos:
crecimiento membrana,
duplicación
• Información, metabolismo
y membrana
OTRAS VÍAS ACTUALES:
“MINIMAL LIFE”, “SYNTHETIC BIOLOGY”
• Búsqueda del genoma mínimo
para que haya vida
• Fabricación artificial del genoma
mínimo
• Genes + metabolismo +
compartimento
• No restringido a materiales
actuales (tPNA, thioester peptide
nucleic acids)
• 2009: Mycoplasma genitalium,
Venter Institute
• Jack Szostack (PN 2009) Mass,
Pier Luigi Luisi, Zürich
EVOLUCIÓN = REPRODUCCIÓN
CON VARIACIONES + SELECCIÓN
NATURAL
• Mutaciones
• Duplicaciones genes
• Trasposiciones,
inversiones
• Duplicación genoma
• Deriva genética
• Organización genoma
ALGUNOS GRANDES HITOS DE LA
EVOLUCIÓN
• Cèlula procariòtica
3800 Ma
• Fotosíntesis 2700 Ma
• Cèlula eucariótica
2600 Ma
• Organismos
pluricelulares 1000 Ma
• Órganos, sentidos,
sistema nervioso
ALGUNOS GRANDES HITOS DE LA
EVOLUCIÓN
• Tierra y aire 540 Ma
• Insectos 380 Ma,
anfibios 370 Ma,
mamíferos 200 Ma
• Sistema nervioso,
cervell, inteligencia y
lenguaje
• Complejidad:
diferenciación,
división, colaboración
EVOLUCIÓN SISTEMA NERVIOSO
Etapas principales:
• Medusas, gusanos
• Caracoles
• Insectos (hace 380-300 Ma)
• Peces, anfibios
• Reptiles (hace 250-200 Ma,
sistema reptiliano)
• Mamíferos (hace 200-150
Ma, sistema límbico)
• Primates (hace 50
Ma,neocórtex)
• Humanos (hace 2 Ma,
neocórtex frontal)
EXTINCIONES EN MASA
• Desapareció hasta un 90 % de
las especies
• Hace 440 Ma, 365 Ma, 245 Ma,
210 Ma, 65 Ma
• Causas: volcanes, meteoritos,
glaciaciones
• Azar no biológico
• ¿Cómo habría sido la vida en la
Tierra sin las extinciones?
• ¿Cómo es la vida en otros
planetas?
¿EVOLUCIÓN? ¿CREACIÓN?
• Visión cristiana: universo creado por Dios de la
nada y por amor, con un sentido y una finalidad:
existencia de seres capaces de captar ese
amor, vivirlo con intensidad, y alcanzar con él
una mejora de la vida de los otros y una plenitud
más allá de los tiempos.
• Dificultad para llegar a ese objetivo: fuerza del
mal, que no tendrá, sin embargo, la última
palabra
• Visión darwinista –extrapolando la ciencia
darwiniana–: universo sin sentido ni finalidad, la
vida es un producto casual de la materia, la
razón es un producto casual del azar, la muerte
pondrá fin a toda vida y toda finalidad.
ORDEN? AZAR?
• 65358979323846264338327950288419716939
93751058209749445923078164062862089986
2803482534211706798214808651328…
• Hay algún orden en esta serie?
• 3,1415926535897932384626433832795028841
97169399375105820974944592307816406286
20899862803482534211706798214808651…
• Número π
• Simuladores informáticos de números aleatorios
son algoritmos deterministas muy sofisticados
EVOLUCIÓN, CREACIÓN
• Evolución como dinamismo del
mundo creado (algoritmo
genético de la mente divina?)
• La estructura de las leyes
físicas, ¿conduce a la
existencia de vida, de vida
inteligente?
REFLEXIONES SOBRE LA ACCIÓN
DIVINA
• Ruptura del determinismo: actualiza potencialitades indeterminadas
• Multiplicidad de
soluciones: abre nuevas
possibilidades
• Emergencia: tendencia a
organización creciente
• Entorno: información
sobre sentido, orienta la
acción voluntaria humana