Traducido | Fuente: seedmagazine.com
Gran Colisionador de Hadrones del CERN ha comenzado a refinar nuestra comprensión de la estructura del espacio y el tiempo, y la misión Kepler de la NASA está afilando nuestras estimaciones de lo común que los planetas similares a la Tierra en nuestra galaxia. Sin embargo, como estos proyectos a escala cósmica abrir la segunda década del nuevo milenio se están volviendo a la ciencia una frontera que parece extrañamente siglo 19. La ciencia está volviendo a la escala de la vida que tierra de en medio de las energías minuto y de alta complejidad que se encuentra entre las galaxias inmensas y las partículas infinitesimales.
Mi afirmación de que la vida es nuevo enfoque de la ciencia suena ingenuo y fuera de contacto, después de todo, basta con abrir los periódicos o ver los presupuestos de investigación para la biología y la medicina, y te darás cuenta de una cantidad abrumadora de interés y la financiación de las ciencias de la vida . Pero todo eso tiene que ver con nosotros los seres humanos: en primer lugar, con nuestra salud y organismos, y en segundo lugar, con nuestro medio ambiente, los ecosistemas del planeta Tierra. Hay un aspecto de las ciencias de la vida que ha estado ausente: la confrontación de las preguntas fundamentales de la biología tanto como los aceleradores de partículas lidiar con cuestiones fundamentales de la física. La votación nominal de los primeros pioneros y buscadores es notable, pero corto. Afortunadamente, cada vez más los investigadores están ahora volver a entrar en esta frontera fértil.El secreto a voces de esta frontera emergentes es que no tenemos una definición fundamental o la comprensión de la vida. Del mismo modo, no entendemos orígenes de la vida, cómo la vida emerge de la química. Sabemos que la química de la vida en la Tierra, o "Terran" bioquímica para el cortocircuito, es bastante restrictivo en sus permutaciones molecular. Innecesariamente así, parece que, dada la enorme variedad de opciones bien comprendido por la química para la construcción de órganos y funciones biológicas. Sin embargo, no sabemos si la naturaleza o la crianza es la razón. El bio-química que ver (y lo son!) Podría ser universal, como la gravedad, donde las mismas reglas básicas se aplican en cualquier lugar. O nuestra bioquímica vez podría ser una de muchas opciones, una que acaba de pasar para adaptarse a las condiciones ambientales de la Tierra.
La cuestión de la bioquímica alternativa, el aprendizaje si es posible o no, ahora parece manejable, y aunque esto no responde directamente a las grandes preguntas de la definición de la vida y los orígenes, representa un salto gigantesco en la dirección correcta.Por supuesto, buscando a ciegas de las posibles vías de Terran o bioquímicas alternativa sería un esfuerzo inútil y deprimente, habida cuenta de las aparentemente infinitas posibilidades. Pero si suponemos que la aparición de la vida en general es un fenómeno planetario, a continuación, los ambientes geoquímicos posible dentro y fuera de nuestro sistema solar se ven limitados por la ciencia planetaria y la astrofísica. Estas disciplinas nos permiten estimar tanto las condiciones iniciales en la Tierra primigenia para la vía a la bioquímica terrestre, así como las condiciones en otros sistemas planetarios para cualquier bioquímicas alternativas.
Dos aproximaciones simultáneas pero distintas han definido el trabajo sobre los orígenes y la diversidad bioquímica de la vida. Un enfoque es desde dentro, siguiendo las rutas que empiezan con las bioquímica Terran y alejarse de su conjunto de moléculas y redes en busca de alternativas. El otro enfoque es desde el exterior, siguiendo caminos plausibles de las condiciones iniciales prebiótica. Ambos enfoques han anotado avances recientes.laboratorio de John Sutherland (Universidad de Manchester), en un brillante ejemplo de la química de sistemas, ha realizado una síntesis de los bloques de nucleótidos de la capacidad de las moléculas genéticas como el ADN y el ARN-en la que dos de las piezas fundamentales un nucleótido, la base y el azúcar, emerge como una sola unidad en condiciones naturales. Moviendo en la dirección opuesta, el laboratorio de George Church de la Universidad de Harvard ha logrado la síntesis exitosa de funcionamiento de máquinas de los ribosomas, la moleculares que leer el código genético y que las proteínas de las células.
Hoy los científicos han aprendido a escribir código genético, y según lo descrito por J. Craig Venter, como el estado de trabajo de biotecnología de última generación es "la creación de software que hace su propio hardware.", dijo Venter en 2008, cuando esta información de su equipo con éxito transformación artificial de una especie a otra bacteria. La síntesis de los ribosomas de su elección es una gran cosa, porque, para decirlo en la jerga informática, le permite cambiar el "sistema operativo" al escribir nuevo código genético. El siguiente paso importante más allá de la modificación de organismos Terran es la creación de bioquímicas alternativas y árboles completamente nueva de la vida.
Un ejemplo de una bioquímica alternativa que es a la vez intuitivo y relativamente cerca de sus frutos es el caso de "espejo" de la vida, es decir, la vida con la bioquímica esencialmente idéntica a la nuestra, pero compuesto de moléculas de la quiralidad opuesta, o "imparcialidad". bioquímica Terran se basa exclusivamente en proteínas construido a partir de "zurdos" aminoácidos, para mantener el equilibrio, todos los azúcares Terran es diestro. quiralmente ambidiestro, con partes iguales de izquierda y las proteínas de mano derecha, pero nadie sabe si la elección de izquierda contra derecha, es una cuestión de azar o por necesidad.ideas alternativas para explicar la vida de Terran zurdo se han propuesto, que van desde una asimetría muy arraigada en las fuerzas fundamentales de la naturaleza a factores astronómicos como la polarización de la luz de las estrellas. Armado con las habilidades recién adquiridas para sintetizar ribosomas a voluntad, los investigadores están intentando crear vida espejo con la esperanza de probar estas teorías.
Pero incluso una bioquímica alternativa sencilla y familiar tanto como la vida espejo no dará lugar a una forma de vida artificial, sin el siguiente paso necesario de "compartimentación". Esta es una manera elegante de decir que toda la bioquímica autosuficiente necesita un contenedor para sostenerlo. En la Tierra, las células son los contenedores de sus membranas semi-permeables encapsular toda la vida maquinaria bioquímica necesidades.laboratorio de Jack Szostak de la Universidad de Harvard ha demostrado que estas membranas, naturalmente, puede formulario para crear "protocélulas", y cómo estas protocélulas pueden incluso de manera espontánea se reproducen por división en dos o más protocélulas. Szostak construcciones parecen tentadoramente cerca de las células reales. Si protocélulas como estos pueden ser fiable junto con un espejo de la bioquímica totalmente funcional, la primera forma de vida verdaderamente extranjero no puede venir de un planeta lejano, pero a partir de una caja de petri en un laboratorio de investigación. A menos que un obstáculo inesperado que nos espera, esto podría suceder en los próximos dos años.
Eso no quiere decir que no debe estudiar planetas distantes para informar a nuestros estudios de laboratorio de bioquímica alternativa. En comparación con la diversidad de posibles sistemas planetarios sugerido por los modelos teóricos, nuestro propio sistema solar parece ofrecer un conjunto muy limitado de ambientes geoquímicos planetaria que nos muestra. Los astrónomos están descubriendo rápidamente totalmente nuevas clases de planetas que orbitan otras estrellas. Una clase de planetas rocosos en particular-de dos a 10 veces la masa de la Tierra-es subir al parecer, miremos donde miremos. Los llamados "súper-Tierras" probablemente tienen características muy diferentes de nuestro propio planeta, pero puede muy bien ser cuna de las formas de vida con bioquímica exótica. A través de los años-luz, pronto pueden estudiar estos planetas extraños en busca de signos de vida global. Estos estudios servirán de información a nuestros esfuerzos en el laboratorio, y viceversa, en un proceso de auto-refuerzo que conduce hacia la comprensión de las condiciones de la vida cósmica.
Todo lo que termina por aprender, está obligada a transformar nuestro mundo en menos de dos maneras. En primer lugar, la tecnología que sale de él va a ser de gran alcance.Similar a como el siglo 20 nos trajo la síntesis en química, el 21 está trayendo una síntesis de la biología, con todas las consecuencias necesarias de nuevos materiales, las terapias, las industrias y aplicaciones que no podemos predecir todavía. El segundo impacto, que no tiene paralelo en la química sintética, es nada menos que una revolución en nuestra comprensión de la vida y su lugar en el cosmos. Sigue siendo incierta la forma en que se tenga que ajustar nuestra visión del mundo, ya que todavía tenemos que ver si la vida extraterrestre es rara o en todas partes, pero de cualquier manera, las consecuencias serán trascendental.
Dimitar Sasselov es el director de la Iniciativa Orígenes de la Vida en la Universidad de Harvard.
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