El orden en los sistemas biológicos
¿Cómo hace un organismo para evitar la desorganización o el
desorden?
La respuesta es: Al comer, beber, respirar y en el caso de
las plantas, por la asimilación. Es lo que se llama: metabolismo, que en griego significa cambio o intercambio.
¿Cambio de qué? Originalmente, la idea subyacente es, sin duda,
el intercambio de material, por ejemplo la palabra alemana para el metabolismo
es StoffWechsel (Stoff=materia,
sustancia. Wechsel=cambio).
Que el intercambio de material deba ser lo esencial es
absurdo. Cualquier átomo de nitrógeno, oxígeno, carbono, azufre, etc, es
tan bueno como cualquier otro de su clase, ¿que podría ganarse con el
intercambio entre ellos?
De igual forma con respecto a la
energía. Clasificar a los alimentos por su contenido en calorías no es correcto porque en un organismo adulto el contenido
de energía es tan invariable como el contenido material. Esto es debido a la conservación de la masa y de la energía.
Es obvio que ninguna caloría vale más que otra caloría, de manera que no se
puede ver como este intercambio podría evitar la desorganización del organismo.
¿Cuál es el contenido precioso en los alimentos que nos
aleja de la muerte? Eso es fácil de responder. Todos los procesos, todo
lo que está pasando en la naturaleza, lleva a un aumento de la entropía por parte del mundo en el que
está pasando. Así, un organismo vivo aumenta continuamente su entropía, o
también podemos decir que produce entropía
positiva, y por lo tanto tiende a acercarse al peligroso estado de entropía máxima, que es la muerte.
Sólo puede mantenerse al margen de ella, es decir, con vida,
mediante la continua elaboración en su entorno de entorno entropía negativa, lo cual es algo muy positivo como veremos
enseguida.
Esencialmente un
organismo se alimenta de entropía negativa.
O, para decirlo menos paradójicamente, lo esencial en el
metabolismo es que el organismo consigue liberarse de toda la entropía que no puede
dejar de producir mientras está vivo.
La entropía negativa
(también llamada negentropía o sintropía) de un sistema vivo, es
la entropía que el sistema exporta para mantener su entropía baja;
esto lo hace para evitar el rápido deterioro al que lo llevaría el estado
inerte de "equilibrio" de la entropía.
¿Qué es la
entropía?
Es una magnitud física que designa, en cualquier sistema
termodinámico aislado y tendiente al equilibrio, la parte de energía que no puede usarse para
producir trabajo. Está en relación al grado de desorden molecular interno que
presenta un sistema, es una medida del desorden. A mayor orden, menor entropía.
Por eso nuestro organismo lucha contra la entropía, para no
desorganizarse.
La entropía está relacionada con la 2ª ley de la termodinámica, la cual expresa que la cantidad
de entropía del universo tiende
a incrementarse en el tiempo, y si bien la materia y la energía no se pueden
crear ni destruir, sí pueden transformarse, y establece el sentido en el que se
produce dicha transformación, de forma irreversible.
El universo tiende a distribuir la energía uniformemente; o
sea, a maximizar la entropía.
Hay una diferencia en los modos cómo la materia inorgánica y
la materia viva se las arreglan para hacer frente a la segunda ley de la
termodinámica- de la cual surge el concepto de entropía.
Mientras que en el caso de la materia inorgánica es
necesaria la participación de enormes cantidades de átomos para, en promedio,
alcanzar cierta estabilidad que hace posible a los organismos asegurar su
existencia; en el caso de los sistemas vivos, la ley de los grandes números
para evitar la entropía no es una condición absoluta, ya que comparativamente con
solo unos pocos átomos participantes en las estructuras y procesos celulares,
logran evitar el desorden (caos) del movimiento térmico.
Y es que la materia viva, por la peculiar organización de
sus átomos en cristales aperiódicos o quasicristales,
absorbe entropía negativa del
ambiente y se resiste a la degradación.
La vida representa el
comportamiento ordenado y organizado de la materia, que no está basado solo en
su tendencia a pasar del orden al desorden, sino también basado en un orden
existente que es transmitido y mantenido. Dos son, pues, los principios que
pueden describir la existencia de los sistemas vivos: el orden a partir del
desorden (propio de los sistemas físicos) y el orden a partir del orden (típico
de los sistemas biológicos).
Orden a partir
del desorden
Un sistema biológico se mantiene vivo en su estado
organizado tomando energía del ambiente y procesándola a través de su eficiente
maquinaria química. Ésta acopla las sucesivas transformaciones energéticas a la
producción de trabajo útil, lo que le permite ejercer las diferentes funciones
celulares y así mantener su organización interna. Durante estos procesos, las
células devuelven a su entorno energía disipada que consiste en calor y otras
formas que rápidamente se distribuyen en el ambiente aumentando su desorden y entropía. Así, los organismos vivos
ganan orden interno a expensas de generar desorden en su ambiente.
Orden a partir
del orden
No toda la ordenación de un organismo vivo exige que su
ambiente se desordene. Existe un orden transmitido genéticamente. La estructura
del ADN permite almacenar la
información genética de forma inalterada durante generaciones.
Debido a su estructura molecular (un verdadero cristal
aperiódico), un gen no es perturbado
por la agitación térmica y por eso
puede transmitir la información genética de generación en generación sin
degradarse.
Este tipo de cristal
aperiódico se diferencia de los cristales ordinarios (que presentan
periodicidad y regularidad en su estructura), en el rol que juegan sus átomos y
moléculas individuales que permiten codificar gran cantidad de información y
mantenerla estable y duradera.
ADN
La vida se las arregla para mantener el orden en los
organismos y evitar la extinción.
