Vida y termodinámica o ¿qué es la vida?

Para empezar, la termodinámica tiene el nombre mal puesto, o por mejor decir, obsoleto, compuesto de dos raíces griegas que significan calor y movimiento. Esto es debido a que sus fundadores eran ingenieros y tecnólogos ingleses de la Primera Revolución Industrial que trabajaban con las máquinas de vapor. Por cierto, la capacidad de convertir los incrementos bruscos de temperatura, aplicándolos al agua hasta producir vapor, en movimiento ya la conocían los romanos clásicos y probablemente los griegos: les bastaba con observar como se mueve y se alza la tapadera de una cacerola cuando se aplica calor al líquido que contiene. Pero los romanos no estaban interesados en sus posibles aplicaciones porque contaban con la fuerza de los esclavos, y eso les bastaba. La termodinámica respondería mejor a un término como "Flujoenergética", o algo parecido, porque eso es lo que estudia: los flujos de energía a través de sistemas. Popularmente es conocida por su famoso Segundo Principio, o ley de la entropía que marca ineluctablemente el desorden y declive de cualquiera de esos sistemas utilizadores de energía a lo largo del tiempo.

Es una ciencia a caballo entre la física y la biología, sobre todo si nos referimos a sistemas abiertos, como la célula, los organismos y los ecosistemas, en los cuales ese flujo de energía fluye para mantenerlos diferenciados de su entorno y con capacidad de propagarse y reproducirse (los dos primeros); por lo que, aparentemente, parecen mantener en suspenso o contradecir ese Segundo Principio, pero no es cierto. La termodinámica de la vida es un asunto complejo, pero se puede explica con sencillez y complicar tanto como queramos y podamos.

Veamos una vela con la llama encendida, que dura lo que dure (ah, qué ganas tenía de escribir esta palabreja) el pabilo. La vida es algo similar; es decir, una combustión, pero controlada y a baja temperatura (la tuya, por ejemplo: unos 36,7ºC.). No es una simple analogía ya que ambos fenómenos: vela y tú, mi lector, son un flujo de energía estructurado. Los animales obtenemos la energía de la reacción del oxígeno con compuestos ricos en hidrógeno que antes nos hemos comido. También hay diferencias, claro; ya digo que quemamos ese combustible a temperaturas mucho más bajas, y además ese “fuego” no es tan simple como el de la vela, porque además de para el mantenimiento de una estructura concreta (nuevamente tú, o por mejor decir, tu organismo), sirve para la reproducción de su forma y función antes de extinguirse. Es decir, la vida como el fuego se propaga.

La vida se reproduce, pero el mecanismo no es perfecto, afortunadamente, porque esas copias imperfectas son la base de la evolución biológica a la que encamina la selección natural como agente del entorno. La vida cambia y además es prudente, como lo demuestra que se haya mantenido al menos durante 3.500 millones de años. Volvamos a la termodinámica; bien o mal bautizada, se ocupa de esos flujos de energía que dan lugar a estructuras complejas, diferenciadas de su entorno, como una célula o un árbol o tú. Eso implica ciclos internos dentro de ese objeto vivo y diferenciado de fluidos de los que están compuestos, y que cambian y crecen. Tales estructuras o sistemas son abiertos, porque permiten entradas y salidas de materia y energía, por lo que se conoce también su estudio como termodinámica de sistemas abiertos, que se ocupa de los seres vivos (termodinámica de la vida), pero también de otras estructuras complejas naturales, como los remolinos. También se la conoce como "termodinámica del no equilibrio", ya que esos sistemas no son estáticos ni inertes, sino que se apartan del equilibrio termodinámico. Eso ha llevado a malentendidos como el de afirmar que la vida contradice el segundo Principio. No es así, pero lo parece.

A finales del XIX y comienzos del XX la ciencia puntera era la física, donde se producían más hallazgos y donde se avanzaba y cambiaba de paradigma más rápidamente; sin embargo, en torno a la mitad del siglo pasado la biología tomó el relevo y empezaron a sucederse los descubrimientos asombrosos. Algunos físicos eminentes –puñeteros chaqueteros- se pasaron con armas y bagajes a la nueva biología, sobre toda a la bioquímica y la biofísica, a la biología molecular, en suma, como Leninger, y otros, a los que esta revolución les pilló demasiado mayores, no se privaron de teorizar al menos sobre los fenómenos vitales para gran provecho y desconcierto de los biólogos de toda la vida que carecían de aquella formación puntera. Uno de estos físicos, el más importante, fue el premio Nobel Edwin Schrodinger, autor del libro más seminal y relevante sobre estos temas. “Qué es la vida” (1944). Hablaremos de sus planteamientos en el próximo post.