Definimos a la biología como la rama de la ciencia que se ocupa del estudio de los seres vivos u organismos. Esa definición es bastante sencilla. Sin embargo, abre las puertas a preguntas más difíciles e interesantes: ¿Qué es la vida? ¿Qué significa estar vivo?
Tú estás vivo y yo también. El perro que escucho ladrar está vivo, al igual que el árbol afuera de mi ventana. Sin embargo, la nieve que cae desde las nubes no está viva. La computadora que usas para leer este artículo tampoco está viva, ni la silla o la mesa. Las partes de la silla que están hechas de madera alguna vez estuvieron vivas, pero ya no lo están. Si hicieras una fogata con la madera, el fuego tampoco estaría vivo.
¿Qué es lo que define a la vida? ¿Cómo podemos distinguir entre lo que está vivo y lo que no? La mayoría de la gente tiene una comprensión intuitiva de lo que significa que algo esté vivo. A pesar de ello, es sorprendentemente difícil definir la vida de manera precisa. Debido a ello, muchas definiciones de vida son operacionales, nos permiten separar los seres vivos de los inanimados, pero no nos dicen realmente lo que es la vida. Para hacer esta separación, debemos elaborar una lista de las propiedades que, en su conjunto, son únicas de los seres vivos.
Propiedades de la vida
Los biólogos han identificado varias características comunes a todos los organismos que conocemos. Aunque las cosas inanimadas pueden tener algunos de estos rasgos, solo los seres vivos poseen todas.
1. Organización
Los seres vivos están altamente organizados, es decir, contienen partes especializadas y coordinadas. Todos los seres vivos se conforman de una o más células que se consideran las unidades fundamentales de la vida.
¡Incluso los organismos unicelulares son complejos! Dentro de cada célula, los átomos forman moléculas, las cuales forman organelos y estructuras celulares. En organismos pluricelulares, células semejantes forman tejidos. Estos a su vez colaboran para crear órganos (estructuras del cuerpo con una función clara). Los órganos trabajan juntos para formar sistemas de órganos.
Los organismos pluricelulares, como los seres humanos, están formados de muchas células. Las células de los organismos pluricelulares pueden estar especializadas para realizar funciones diferentes y se organizan en tejidos, tales como el tejido conjuntivo, epitelial, muscular y nervioso. Los tejidos forman órganos, como el corazón o los pulmones, que llevan a cabo funciones específicas que necesita el organismo en su conjunto.
Crédito de imagen: izquierda, modificación de "Célula procariota" obra de Ali Zifan (CC BY-SA 4.0), la imagen modificada está registrada bajo licencia CC BY-SA 4.0. Centro, modificación de "Cuatro tipos de tejido", obra de los National Institutes of Health (dominio público). Derecha, modificación de "PseudostratificadoCiliadoColumnar" obra del personal de Blausen (CC BY 3.0)
2. Metabolismo
La vida depende de una enorme cantidad de reacciones químicas interconectadas. Estas reacciones permiten a los organismos realizar un trabajo, como moverse o atrapar una presa; así como crecer, reproducirse y mantener la estructura de sus cuerpos. Los seres vivos deben usar energía y consumir nutrientes para llevar a cabo las reacciones químicas que sustentan la vida. La suma total de las reacciones bioquímicas que ocurren en un organismo se llama metabolismo.
El metabolismo puede dividirse en anabolismo y catabolismo. En el anabolismo los organismos hacen moléculas complejas a partir de otras más sencillas, mientras que en el catabolismo, hacen lo contrario. Los procesos anabólicos generalmente consumen energía, mientras que los catabólicos hacen que la energía almacenada quede a disposición del organismo.
3. Homeostasis
Los organismos regulan su ambiente interno para mantener el rango relativamente estrecho de condiciones necesarias para el funcionamiento celular. Por ejemplo, tu temperatura corporal debe mantenerse alrededor de los 37 ºC. El mantenimiento de un ambiente interno estable, incluso frente a un entorno externo cambiante, se conoce como homeostasis.
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¿Cómo hacen los organismos para mantener la homeostasis? Existe una gran cantidad de estrategias diferentes, pero un ejemplo sencillo y fácil de ver es el que se muestra en la fotografía siguiente. Una liebre puede liberar calor a través de la superficie de su largas y delgadas orejas y, de hecho, aumentará el flujo sanguíneo hacia los muchos vasos capilares de sus orejas para refrescarse cuando hace calor.
Image credit: "Black-tailed jackrabbit" by Jerry Oldenettel (CC BY-NC-SA 2.0)
4. Crecimiento
Los seres vivos experimentan crecimiento regulado. Las células individuales aumentan de tamaño y los organismos pluricelulares acumulan muchas células por división celular. Tú mismo empezaste como una sola célula ¡y ahora tienes decenas de billones de células en tu cuerpo! El crecimiento depende de las vías anabólicas que producen grandes moléculas complejas como las proteínas y el ADN, el material genético.
start superscript, 1, end superscrEl crecimiento depende de las vías anabólicas que producen grandes moléculas 5. Reproducción
Los seres vivos pueden reproducirse para crear nuevos organismos. La reproducción puede ser asexual, que involucra a un solo organismo parental, o sexual, que requiere de dos organismos parentales. Los organismos unicelulares, como la bacteria en proceso de división que se muestra en el cuadro izquierdo de la imagen a la derecha, ¡pueden reproducirse con solo dividirse en dos!
Crédito de imagen: izquierda, "Salmonella typhimurium" por Janice Carr (dominio público); derecha, "óvulo y espermatozoide", (dominio público)
En la reproducción sexual, dos organismos parentales producen espermatozoides y óvulos que tienen la mitad de su información genética y estas células se fusionan para formar un nuevo individuo con un conjunto genético completo. Este proceso, llamado fecundación, se ilustra en la imagen de la extrema derecha.
6. Respuesta
Los organismos presentan "irritabilidad", esto es, responden a los estímulos o cambios de su medio ambiente. Por ejemplo, las personas quitan su mano, ¡y rápido!, de una llama; muchas plantas giran en busca del sol y los organismos unicelulares migran hacia una fuente de nutrientes o se alejan de sustancias químicas nocivas.
Este corto video de la planta Mimosa pudica demuestra que las plantas, al igual que los animales, son capaces de responder rápidamente a un estímulo. Si se toca una Mimosa, responderá doblando sus hojas hacia adentro, como se muestra abajo. La mayoría de las plantas no muestran una respuesta tan dramática a los estímulos como la de la Mimosa. Sin embargo, todas las plantas son capaces de percibir su entorno y responder a él. Su respuesta puede ser bioquímica —como producir toxinas defensivas— o de desarrollo —como el crecimiento de una nueva rama—, más que la rápida y visible respuesta de la Mimosa.
Image credit: "Mimosa pudica" by Hrushikesh (public domain)
7. Evolución
Las poblaciones de organismos pueden evolucionar, esto es, que la composición genética de una población puede cambiar con el tiempo. En algunos casos, la evolución involucra selección natural, en la que un rasgo heredable, como un pelaje más oscuro o un pico más estrecho, les permite sobrevivir a los organismos y reproducirse mejor en un ambiente en particular. A lo largo de varias generaciones, un rasgo heredable que ofrece una ventaja adaptativa puede volverse cada vez más común en una población, lo que la hace más adecuada a su entorno. A este proceso se le llama adaptación.
¿Esta es la lista definitiva?
Los organismos vivos tienen muchas características diferentes relacionadas al hecho de estar vivo y por ello puede ser difícil decidir qué conjunto de ellas define mejor lo que es la vida. Así, distintos pensadores han elaborado diferentes listas de las propiedades de la vida. Por ejemplo, algunas listas incluyen el movimiento como una característica definitoria, mientras que otras especifican que los seres vivos guardan su información genética en forma de ADN; algunos más enfatizan que la vida se basa en el carbono.
Crédito de imagen: "Cabeza de mula" de Skeeze (dominio público)
También es cierto que la lista anterior no es infalible. Por ejemplo, una mula, el resultado de la cruza de una yegua y un burro, es incapaz de reproducirse. Sin embargo, la mayoría de los biólogos (y la mayoría de la gente) consideraría que una mula, como la que se ve arriba, es un ser vivo. Algo semejante se ilustra en esta historia: un grupo de científicos decidió, después de mucho debatir, que la habilidad para reproducirse era la propiedad fundamental de la vida. Para su decepción, alguien señaló que un conejo solitario no cumplía con esa condición
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Aun así, la lista anterior proporciona un conjunto razonable de propiedades que nos
ayudan a distinguir entre lo que está vivo y lo que no.
Separar a los seres vivos de los inanimados
¿A qué grado nos permiten las propiedades anteriores determinar si algo está vivo o no? Revisemos los seres vivos y las cosas inanimadas que vimos en la introducción para probarlo.
Los seres vivos que vimos en la introducción —humanos, perros y árboles— cumplen con facilidad los siete criterios de la vida. Nosotros, junto con nuestros amigos caninos y las plantas de nuestros jardines, estamos hechos de células, tenemos metabolismo, mantenemos la homeostasis, crecemos y respondemos. Los humanos, perros y árboles tienen la capacidad de reproducirse y sus poblaciones experimentan evolución biológica.
Los objetos inertes pueden presentar algunas de las propiedades de la vida, pero no todas. Por ejemplo, los cristales de nieve tienen organización, aunque no tienen células, y pueden crecer, pero no cumplen con otros criterios de vida. De manera semejante, el fuego puede crecer, reproducirse creando nuevos fuegos, responder a estímulos e incluso podría decirse que "metaboliza". Sin embargo, no presenta organización, no mantiene la homeostasis y carece de la información genética necesaria para la evolución.
Los seres vivos pueden conservar algunas de las propiedades de la vida cuando mueren, pero pierden otras. Por ejemplo, si observas la madera de una silla bajo el microscopio, verás rastros de las células que solían conformar al árbol vivo. Sin embargo, la madera ya no está viva y, una vez convertida en silla, ya no puede crecer, metabolizar, mantener la homeostasis, responder ni reproducirse.
Lo que cuenta como vida todavía está en proceso de definción
La cuestión de lo que significa estar vivo sigue sin resolverse. Por ejemplo, los virus, pequeñas estructuras de proteínas y ácido nucléico que solo pueden reproducirse dentro de las células, presentan muchas propiedades de la vida. Sin embargo, no tienen una estructura celular y no pueden reproducirse sin un hospedero. Tampoco está claro si pueden mantener la homeostasis y no presentan metabolismo propio.
Por estas razones, los virus generalmente no se consideran vivos. Sin embargo, no todo mundo concuerda con esta conclusión y todavía se debate si cuentan como una forma de vida o no. Algunas moléculas más sencillas, como las proteínas que se replican a sí mismas, por ejemplo los "priones" de la enfermedad de las vacas locas, y las enzimas de ARN que se autoreplican, también presentan algunas de las propiedades de la vida, pero no todas.
Más aún, todas las propiedades de la vida que hemos mencionado son características de la vida en la Tierra. De existir vida extraterrestre, esta podría o no compartir dichas características. De hecho, la definición operativa de la vida según la NASA, "la vida es un sistema autosustentable capaz de evolución darwiniana", abre la puerta a muchas más posibilidades que los criterios expuestos anteriormente
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. Sin embargo, ¡esta definición también dificulta decidir rápidamente si algo está vivo o no!
Conforme se descubran más tipos de entidades biológicas, en la Tierra o fuera de ella, se hará necesario volver a pensar lo que significa que algo esté vivo. Los descubrimientos futuros puede que hagan necesario revisar y extender la definición de la vida.
Y tú, ¿qué piensas?
¿Cómo definirías la vida? ¿Añadirías o quitarías algo a la lista de propiedades mencionada anteriormente o usarías una definición completamente diferente? ¿Puedes pensar en excepciones o casos especiales que no estén incluidos en la lista?
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