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Hawking guía a tres estudiantes para que comprendan la Evolución de las Especies y cómo hemos llegado a existir.

Creada23-04-2018
Modificada23-04-2018
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Noviembre1

Reseña del Documental ¿Qué Somos? de la serie Genios, de Stephen Hawking

¿Qué Somos?

 

Durante miles de años los filósofos se han preguntado ¿Qué somos? ¿Cómo hemos llegado a existir?

Lo que somos parece claro: Somos seres vivos, distintos de los objetos inertes que nos rodean.

¿Qué es la Vida?

Lo que distingue a los seres vivos es que nacemos, crecemos, reaccionamos a nuestro entorno, aprendemos, adquirimos energía por diversos métodos, la ahorramos y la usamos de forma dosificada para nuestras actividades, nos reproducimos, criamos a nuestra descendencia, envejecemos y morimos.

Todo eso nos distingue del mundo inerte de minerales, rocas, metales, gases y sustancias que componen el Universo, pero no nos define por completo.

Somos un sistema complejo en el que las causas y los efectos se producen en una cascada de reacciones en cadena tan compleja y con unas consecuencias a menudo tan imprevisibles que no podemos llegar a dar una respuesta sencilla a esta simple pregunta.

Causa y Efecto

En un sistema tan complejo como los seres vivos, todo ocurre por una causa. Una acción provoca una reacción, y ésta a su vez otra, y otra. Las acciones pueden ser pocas y sencillas de entender, pero pueden configurarse de millones de formas diferentes, por lo que el comportamiento de un sistema complejo puede ser impredecible.

A nivel humano podemos colocar piezas que, al ser movidas hagan moverse otras piezas, como fichas de dominó, palancas, poleas, rampas, contrapesos que a lo largo de diez o cien eslabones sigan prolongando una cadena de acciones y reacciones.

A nivel molecular nuestros cuerpos funcionan de forma similar pero con una muy superior complejidad.

A partir de una decena de elementos básicos abundantes y un par de decenas de elementos en cantidades más pequeñas, los átomos se combinan para formar decenas de miles de moléculas diferentes que se agitan en un caldo primigenio.

Cuando dos moléculas determinadas se unen, reaccionan, combinándose en una mayor o rompiéndose en otras moléculas diferentes, y éstas provocan otras reacciones en otras moléculas.

Enzimas, proteínas, sales, aminoácidos, péptidos, cualquiera de esas moléculas son sencillas de comprender, pero los resultados posibles de sus combinaciones son tantos y tan variados que resulta imposible preverlos.

Las proteínas, atraídas entre sí por las propiedades electromagnéticas de sus átomos, se unen formando fibras y membranas. Ambas sirven como envolturas y soportes de estructuras más complejas, como células, tejidos y órganos.

Y la unión de estas células y órganos forman los organismos vivos, capaces de crecer, interactuar con su entorno y reproducirse.

El Mundo Microscópico

Durante milenios se asumió que TODO lo que vemos era TODO lo que existía. Los límites de nuestra visión eran los límites del Universo.

A mediados del siglo XVII, Anton van Leeuwenhoek era un vendedor de telas que utilizaba pequeñas lentes de gran aumento para observar el entramado y la calidad de los tejidos.

Un día la curiosidad le llevó a examinar el interior de una gota de agua y descubrió un mundo microscópico habitado por increíbles y pequeñísimas formas de vida.

También descubrió que nuestra piel, nuestro pelo, nuestra sangre y cualquier parte de nuestro cuerpo o de cualquier animal o planta, estaba formado por minúsculas células, de muy diversas formas y comportamientos, que se unían para formar todos los tejidos y órganos de nuestro cuerpo.

¿Cómo pueden unos pocos átomos combinarse entre sí para dar forma a este mundo tan asombrosamente complejo?

Los Ladrillos de la Vida

Hawking nos muestra un conjunto de piezas en forma de pentágono con imanes en sus bordes. Podemos unir entre sí estas piezas para formar figuras muy distintas entre sí. Si las unimos siempre en la misma posición forman una esfera cerrada. Alternando sus posiciones podemos construir cadenas con muy diversas formas.

O podemos colocarlos en un recipiente vibratorio que los agite aleatoriamente. Las uniones se formarán al azar y muchas de ellas se romperán con facilidad. Pero, sorprendentemente, entre ellas aparecerán esferas cerradas que, una vez formadas, permanecerán sin ser destruidas.

Poco a poco la mayoría de las piezas se habrán combinado para formar gran cantidad de esferas, que será la figura predominante.

En el Mundo Natural ocurre algo similar, pero contando con un juego más variado de piezas.

A partir de átomos individuales, agitándolos con calor o reacciones físicas parecidas, los átomos se unen entre sí de forma aleatoria construyendo moléculas. Hay moléculas débiles, que se rompen con facilidad, y moléculas fuertes, que permanecen durante más tiempo y, poco a poco, se hacen cada vez más abundantes.

Después ya no tenemos una sopa de átomos, sino de moléculas, y con ellas se sigue repitiendo el proceso. Se forman macromoléculas débiles y fuertes. Las débiles son destruidas casi de inmediato. Las fuertes permanecen, se hacen cada vez más abundantes y se convierten en nuevos ladrillos con los que se forman combinaciones de macromoléculas mayores.

Es un proceso natural que los científicos Miller y Urey replicaron en un laboratorio en 1.953, introduciendo en un circuito cerrado agua y los gases que se suponía que formaron parte de la atmósfera de la Tierra hace 4.000 Millones de años.

Agua, Amoníaco, Metano e Hidrógeno. Al aplicarles calor y una pequeña corriente eléctrica que producía chispas, emulando a los rayos de tormentas eléctricas, en pocas horas el agua adquirió un tono parduzco que se fue intensificando con el paso de los días.

A la semana tomaron muestras de ese líquido y descubrieron que se habían formado gran cantidad de moléculas orgánicas, entre ellas cinco clases distintas de aminoácidos.

Ahora se cree que las primeras moléculas orgánicas se formaron de forma natural en la Tierra primigenia, cerca de vertientes volcánicas o fumarolas submarinas donde existían gran cantidad de distintas clases de átomos y energía suficiente para hacerlos reaccionar entre sí.

Es la paradoja de La Escalera Imposible. O, como la llama Dawkins, La Montaña Improbable.

Formar, por ejemplo, una molécula de ATP, Trifosfato de Adenosina, el ingrediente principal de los sistemas orgánicos de almacenamiento de energía, es tan improbable a partir de átomos individuales que resulta casi imposible que se puedan unir en un período más corto que la edad  del Universo.

Pero a partir de átomos no se forma ATP, sino fosfatos y adenosinas. Y cuando agitamos esos grandes ladrillos es inevitable que en poco tiempo se formen moléculas de ATP.

Con la Escalera de la Vida ocurre lo mismo. Es casi totalmente imposible que a partir del primer escalón se pueda alcanzar la complejidad del escalón número 100. Pero pasar de un escalón al siguiente es algo inevitable y que ocurre en un tiempo sorprendentemente corto.

El Proceso de la Vida

La Vida es un proceso químico muy complejo, y en el caldo orgánico que hemos creado hasta ahora están muchas de sus piezas y procesos básicos, pero falta un elemento fundamental: La Reproducción.

Por muy compleja que sea una molécula puede ser destruida al encontrarse con otra que la haga dividirse en moléculas más pequeñas.

Pero en algún momento de la historia de la Vida surgió una molécula en la que, al dividirse, cada una de sus partes era capaz de completarse con otras piezas moleculares para formar DOS moléculas idénticas a la original.

Esto no ocurrió en un sólo paso ni de una forma tan simple como se describe. Las primeras moléculas capaces de dividirse y autocompletarse dejaban copias bastante distintas de la original de una forma bastante aleatoria.

Pero algunas moléculas, al dividirse y autocompletarse, se parecían más o menos a la original. Éstas eran capaces de reaccionar de formas similares y al replicarse generaban muy diversas variedades capaces de repetir el proceso.

Las moléculas que al reproducirse eran más parecidas a la original se fueron haciendo más abundantes, mientras que las que se parecían menos se degradaban y destruían, sirviendo sus fragmentos de 'alimento' a las más abundantes.

Por fin, tal vez tras trillones o cuatrillones de experimentos químicos durante un período de millones de años, se formó una molécula que al dividirse se duplicaba exactamente.

No sabemos cómo fue originalmente esa primera molécula autorreplicante, aunque es bastante probable que fuera muy similar al actual ADN. Lo que sí sabemos es que ése fue el principio de la Vida.

La Molécula de ADN

En 1.953, los científicos Francis Crick y James Watson descubrieron cómo funciona el ADN.

Es una molécula gigantesca en forma de dos brazos enrollados entre sí unidos por escalones que están formados por moléculas complejas.

El ADN reacciona con moléculas con las que entre en contacto produciendo más moléculas. Y cuando unas moléculas determinadas entran en contacto con su extremo hace que los escalones se vayan separando, uno detrás de otro, separándose los dos brazos entre sí. Al separarse, en el hueco que queda entre ellos llegan moléculas y las que encajan se adhieren a la nueva estructura completando las dos nuevas cadenas de ADN, idénticas a la original.

El ADN se encuentra en el núcleo de las células de todos los seres vivos, y contiene una larga cadena que reacciona con diversas moléculas componiendo otras moléculas. En esta compleja estructura están programadas las acciones y reacciones que hacen que las células funcionen de una forma u otra, convirtiéndose en tejidos musculares, adiposos, óseos, hepáticos y más de cien variedades celulares distintas para formar un organismo complejo.

Es como un programa de ordenador, una serie de instrucciones que, ejecutándose en el orden adecuado, son capaces de formar un ser vivo.

Cada especie animal o vegetal tiene un conjunto de instrucciones distinto, y ni siquiera dentro de la misma especie hay dos seres que tengan el mismo juego de instrucciones.

Y ¿cómo han llegado a existir esas instrucciones tan precisas capaces de formar un ser vivo?

La Evolución

Para mostrar cómo funciona la Evolución, dos voluntarios fabrican varias figuras sólidas con formas aleatorias. Sin ellos saberlo, un tercer voluntario utiliza una catapulta que lanza cada figura hacia una diana situada a unos cien metros. Debido a sus formas poco aerodinámicas, las figuras no dan en el blanco, cayendo a más o menos distancia del mismo. El tercer voluntario recoge las cuatro figuras que han quedado más cerca del blanco y le pide a los otros dos que hagan otras figuras parecidas, pero no idénticas a la que les ha llevado.

Repitiendo el proceso tres o cuatro veces hay varias figuras distintas entre sí, pero todas tienen un aspecto más aerodinámico que, al lanzarlas con la catapulta, las hace caer muy cerca o incluso dentro del blanco.

Así funciona la Evolución, con cambios aleatorios sobre un modelo y una selección de los modelos que tienen determinadas características.

Un hecho importante y asombroso es que las variaciones son aleatorias, no hay una intención inteligente que lleve en una dirección determinada, pero la selección hace que en cada generación 'sobrevivan' y se reproduzcan las características que mejor encajan en el criterio de selección.

En la Evolución Natural ocurre lo mismo. Sobre una molécula o un organismo se producen cambios aleatorios en todas direcciones y la Naturaleza selecciona aquellas variaciones que tienen más y mejor capacidad para seguir reproduciéndose.

Y ¿qué es la Naturaleza?

Todos los demás animales, la temperatura, el clima, las plantas, los virus y organismos depredadores que pululan en la Naturaleza.

Todos los seres vivos y las condiciones climáticas del entorno intentan destruir a todos los seres vivos del planeta, y destruirán a los más lentos, los más débiles, los más torpes, los más visibles, sobreviviendo aquellos que sean más rápidos, fuertes, hábiles, o los que se escondan o camuflen mejor.

Ellos serán los que sobrevivan y tendrán descendencia que, heredando sus características, podrán sobrevivir mejor y hacerse más abundantes.

Hawking indica dos factores de la Evolución: Variaciones Aleatorias y Selección Natural. Si esos fueran los únicos factores de la Evolución todos los organismos se irían adaptando a su entorno hasta que su adaptación fuera perfecta. A partir de ese momento ya no se produciría más evolución, porque cualquier variación de la perfección tendría menos probabilidades de prosperar.

Pero existe un tercer factor de la Evolución que Hawking no menciona: El Cambio del Entorno.

Pueden ser cambios climáticos o geológicos, erupciones volcánicas, cataclismos por impacto de asteroides, glaciaciones o calentamientos globales, cambios en la composición de la atmósfera, invasiones de nuevos depredadores, aparición de nuevos virus, plantas tóxicas, etc.

Y una inesperada consecuencia de estas catástrofes es que en esos períodos, cuando una especie animal sufre de una alimentación insuficiente, no adquiere la suficiente cantidad de nutrientes, su organismo se resiente y el proceso reproductor acumula más errores genéticos que provocan MÁS mutaciones. Y si bien en condiciones normales las mutaciones son casi todas perniciosas, en condiciones tan precarias como una hambruna letal una mayor tasa de mutaciones puede dar lugar a individuos en los que una mutación particular resulte ser beneficiosa.

¡Durante las catástrofes y cataclismos que ponen en peligro a una especie, la Evolución se acelera!

Las especies que estén muy por debajo del límite de supervivencia igualmente se extinguirán, como las 999 de cada mil que han vivido en la Tierra y se han extinguido, pero aquellas que estén justo en el borde de la supervivencia darán origen a nuevas razas y especies que ocuparan los nichos ecológicos de las especies extinguidas.

Resumiendo: El Entorno cambia, y eso hace que todas las especies perfectamente adaptadas a SU entorno, se ven obligadas a readaptarse continuamente, y con más rapidez mientras más precarias sean las condiciones del entorno.

Y como consecuencia, las especies que tienen más posibilidades de sobrevivir durante millones de años no son las que se adaptan mejor a su entorno, sino las que se adaptan con más rapidez a un entorno que cambia continuamente, a veces de forma radical y catastrófica.

La Evolución no se produce en el transcurso de una vida, ni siquiera en el de unas pocas generaciones.

Hacen falta muchas generaciones en cada una de las cuales sean seleccionadas determinadas características que mejoren la capacidad de supervivencia y reproducción. Y para eso hace falta MUCHO tiempo.

La Edad de la Tierra

Hace 200 años todo el mundo pensaba que la edad de la Tierra era de unos pocos miles de años.

Fue un granjero escocés, James Hutton, quien observó que la erosión de la lluvia y el viento arrastraba sedimentos desde las montañas a los mares.

Plegamientos y Erosión de la TierraTambién observó los estratos geológicos del terreno y dedujo que esos estratos debían haberse formado por sedimentación, pero a menudo se encontraban en posiciones inclinadas o incluso verticales, lo que no tenía sentido, a no ser que el terreno se hubiera inclinado debido a fuertes presiones que lo plegasen y después la lluvia y el viento lo erosionaran.

Para estos procesos geológicos no bastaban con unos pocos miles de años, y Hutton pensó que la edad de la Tierra debía ser muy superior, quizás millones de años.

FósilEn esos estratos se encuentran a menudo los fósiles de organismos ya extinguidos, y eso permitió establecer una cronología sobre qué animales vivieron antes o después que otros.

Posteriores descubrimientos científicos consiguieron calcular con mayor precisión la edad de la Tierra, llevándola hasta la entonces increíble cantidad de 4.500 Millones de años.

Para conocer la forma en que se calculó la edad de la Tierra recomiendo ver La Habitación Limpia, de la serie Cosmos.

La Edad de la Vida

Los humanos existimos desde hace apenas 200.000 años y somos el resultado de la evolución de unos primates que vivieron hace 6 Ma.

Estos evolucionaron a partir de pequeños mamíferos que sobrevivieron, hace 65 Ma, a la extinción de los dinosaurios, que habían evolucionado desde hace 240 M a partir de las primeras criaturas que hace 450 Ma salieron del mar para caminar por tierra firme.

Éstas habían evolucionado a partir de criaturas marinas que vivieron hace 540 Ma, y éstas evolucionaron de los primeros organismos complejos, hace 2.100 Ma.

Hace 3.000 Ma sólo vivían organismos unicelulares, que llevaban evolucionando desde el origen de la Vida, hace 4.000 Ma.

Si esta escala de tiempo la dibujáramos en una línea recta en la pared de nuestra habitación, unos 4 metros, la Humanidad sólo ha existido durante la quinta parte del último milímetro.

En mi opinión

Para conocer mejor el proceso de la Evolución que ha convertido átomos individuales en los complejos y variados organismos que existen actualmente, recomiendo los libros de Richard Dawkins, El Gen Egoísta, El Relojero Ciego y Evolución: El Mayor Espectáculo de la Tierra. Son a veces un poco densos y farragosos pero vale la pena leerlos.

Si no necesitáis tanto detalle, este documental es bastante bueno para hacernos una idea de cómo funciona la Evolución.

Otros Documentales de Stephen Hawking

Ver Ficha de ¿Qué Somos? de la serie Genios, de Stephen Hawking

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