¿Puede una biosfera ser egoísta?

#1# Resumen(Abr. 16, 2007): En esta revisión del libro “Los científicos debaten sobre Gaia”, Charley Lineweaver discute qué es lo que la astrobiología y la hipótesis de Gaia tienen en común. Ambas están intentando reconocer nuevas formas de vida por medio de buscar conexiones universales entre clases diferentes de sistemas. #2# Un tour literario actual relacionado con la astrobiología, guiado por el Dr. David Grinspoon, Conservador de Astrobiología en el Museo de Ciencia y de la Naturaleza de Denver. #3# Saludos, gente de la Tierra. En este espacio presentaremos revisiones de libros actuales y clásicos relacionados con cuestiones sobre la vida en el Universo, escritos por colegas y amigos del campo de la astrobiología, o de muchos campos relacionados con las ciencias de la vida, de la Tierra y del espacio. Incluiremos una gran variedad, incluyendo libros doctos y populares, de ficción y de no-ficción, libros enfocados directamente en la astrobiología, así como aquellos que están relacionados más tangencialmente con el campo pero que ayudan a iluminar el tema con enfoques interesantes. ¿Quién sabe? Incluso quizás incluyamos alguna película ocasional, algún CD o alguna emisión en red interestelar. Aquí, Charley Lineweaver examina “ Scientists Debate Gaia” (Los científicos debaten sobre Gaia), una colección de ensayos recogidos en una conferencia de la Unión Geofísica Americana que tuvo lugar en 2000. Si bien no se relación completamente con la astrobiología, realiza sin embargo preguntas importantes sobre el desarrollo de la vida y la longevidad de las civilizaciones en el universo. Lineweaver es el autor de muchos artículos que van desde el origen de la vida sobre la Tierra hasta las zonas galácticas habitables, pasando por el fondo de microondas del universo. También es uno de los editores de \'The Cosmic Microwave Background\' (El fondo cósmico de microondas), publicado en 1997. Actualmente es un Miembro Mayor del Instituto de Ciencias Planetarias de la Universidad Nacional de Australia.

---

#4#

¿Puede una biosfera ser egoísta?

El reto gaiano al darwinismo Una revisión literaria por Charles H. Linewaver

A mediados de la década de 1960, la NASA estaba desarrollando instrumentos para las naves Viking a los efectos de detectar vida en Marte. Para ayudar en este esfuerzo, la NASA consultó a James Lovelock, un iconoclasta químico atmosférico británico. Lovelock se preguntó: ¿Puede la existencia de vida ser reconocida a partir de la composición química de la atmósfera de un planeta? ¿Cómo sería ahora la Tierra si la vida nunca hubiera evolucionado sobre ella? ¿Sería la temperatura superficial caliente como la de Venus o fría como la de Marte? Llegó a la conclusión de que no era necesario enviar una nave hacia Marte. Todo lo que se necesitaba era determinar la composición de la atmósfera marciana; si allí había vida, la atmósfera debería estar en desequilibrio químico tal como sucede en la Tierra. Más tarde se descubrió que la atmósfera marciana se encontraba en equilibrio químico, de modo que llegó a la conclusión de que Marte estaba muerto. (Observaciones recientes, sin embargo, han detectado niveles bajos de metano en Marte). La determinación de qué es la vida y cómo reconocerla es el Santo Grial de la astrobiología. Se encuentra en el corazón mismo de la cuestión sobre cómo encajamos en el universo. Para obtener algún progreso, necesitamos explorar la sub-superficie marciana y analizar las atmósferas de los 100 o 1 000 planetas terrestres más cercanos. La prueba del equilibrio químico gaiano de Lovelock es fundamental para estos esfuerzos. Tanto la NASA como la ESA están poniendo su dinero astrobiológico en la espectroscopia infrarroja interferométrica para buscar trazas de equilibrio químico en las atmósferas planetarias como principal indicador biológico. Lovelock supuso que la vida terrestre no sólo produce pasivamente desequilibrio químico. Parecía haber algún elemento de control o regulación. Lovelock, junto a su exo-simbionte eucariótica Lynn Margulis, publicó “Atmospheric homeostasis by and for the biosphere” (Homeostasis atmosférica por y para la biosfera). Las palabras “por” y “para” son las propuestas teleológicas revolucionarias que lanzaron a Gaia a un mar de controversia que continúa hasta hoy. Lovelock expandió este concepto en 1978, publicando un libro llamado Gaia que describía la forma en que toda la biosfera se comporta como una criatura viviente. Gaia entró en resonancia con multitudes de agnósticos de la nueva era que ansiaban respirar libremente, y el libro se convirtió en un best-seller. Desde entonces Lovelock ha escrito copiosa y articuladamente sobre Gaia en libros de ciencia popular y en la literatura profesional. #5# Para separar la ciencia gaiana de la ciencia popular, la Unión Geofísica Americana patrocinó en 1988 la Conferencia Chapman sobre Gaia. Este encuentro resultó en procedimientos para la conferencia eclécticos y autoritarios: ““Scientists on Gaia“ (Los científicos opinan sobre Gaia). Una segunda conferencia realizada en 2000 tuvo como resultado un nuevo libro, “Scientists Debate Gaia” (Los científicos debaten sobre Gaia). Tiene casi el mismo título, casi los mismos editores, y muchos de los mismos contribuyentes que su predecesor. Como su gemelo mayor, “Los científicos debaten sobre Gaia” es un libro maravilloso, informador, frustrante e inspirador. Está bien armado (bravo por MIT press) y tiene buenas referencias (bravo por los editores). La colección incluye unas pocas docenas de capítulos bien referenciados (bravo por los 54 autores que contribuyeron). Allí se encontrará un potpurrí de biólogos teóricos luchando con esa desagradable teleológica frase preposicional “para la biosfera”, algunos casos de estudios ecológicos y simulaciones numéricas enfocándose en “por la biosfera”, junto a algunas nociones de historia y filosofía. La ciencia gaiana y la astrobiología tienen programas muy similares. Los astrobiólogos miran hacia las estrellas y se preguntan: ¿qué es lo que la vida le ha hecho a los planetas que hay allí y cómo podemos reconocerlo? Durante décadas, los científicos gaianos han estado observando a la Tierra preguntando: ¿qué es lo que la vida le ha hecho a nuestro planeta y cómo podemos reconocerlo? La astrobiología y la ciencia gaiana comparten una hipótesis común de trabajo: las cosas están conectadas, de modo que busquemos esas conexiones e intentemos armar el escenario amplio. A pesar de esto, la astrobiología y la ciencia gaiana permanecen a menudo como campos de investigación separados. La astrobiología atrae especialmente a los astrónomos y a los biólogos, mientras que la ciencia gaiana atrae a los químicos atmosféricos, a los geólogos y a los ecologistas preocupados. Como los científicos gaianos reciben muy poco o nada de los astrónomos, las preguntas bajan más a la tierra. Estudian la fisiología de la atmósfera y la biosfera de la Tierra (conocida también como “ciencia de los sistemas terrestres”) y ponen muy poca atención sobre el origen de la vida o sobre otros planetas terrestres. #6# En esta colección, los científicos gaianos encaran muchos temas de interés astrobiológico (incluso hay un capítulo, “Gaias extraterrestres” por Franck et al). Por ejemplo, a lo largo de los últimos cuatro mil quinientos millones de años, la luminosidad del Sol se ha incrementado en aproximadamente un 30 por ciento, pero parecería que la temperatura de la Tierra no ha seguido el mismo paso. Lovelock y Margulis plantearon la hipótesis de que la biosfera regula la temperatura de la superficie de la Tierra. Hay dos formas obvias de hacerlo: regular el albedo y/o regular las abundancias de los gases de invernadero en la atmósfera. Lovelock inventó la parábola de Daisyworld (Mundo Margarita) para demostrar que la biosfera podría regular el albedo. Una crítica interesante y quizás devastadora para esta capacidad reguladora se ofrece en el capítulo de Weber y Robinson “La homeostasis “Daisyworld” y el sistema Tierra”. Ellos sugieren que las propiedades termoreguladoras de ese Daisyworld se deben a las presunciones del modelo más que a haber surgido de un fenómeno emergente o de evolución necesaria. Sin embargo, como mamíferos, estamos orgullos de la forma en que nuestros cuerpos regulan nuestra temperatura corporal dentro de un margen de medio grado de los 37ºC. Como cualquier otra capacidad de un organismo vivo, evolucionó de una población que comenzó con muy poca o ninguna regulación térmica. Los miembros de la población que podía regular se reprodujeron más que los no-reguladores. Actualmente describimos este comportamiento como “auto-regulación”, la temperatura se mantiene “por y para” el beneficio de nuestros cuerpos. Una linda extensión gaiana de esta idea es el análisis de Turner (Gaia, organismos extendidos y homeostasis emergente) de la termorregulación de las colonias de termitas, presumiblemente por y para la colonia. De modo que si un ecosistema en miniatura puede evolucionar para lograrlo, ¿por qué no podría hacerlo uno grande? Superficialmente, la selección natural y la evolución darwiniana son ideas simples, pero un debate fundamental se ha estado colando a través de los años: ¿cuál es la unidad de selección? ¿Un cromosoma? ¿Un individuo? ¿Un grupo de individuos de la misma especie? ¿Un ecosistema? ¿Compiten los ecosistemas unos con otros? Si fuera así, cuando un ecosistema compite con los otros y llega a dominar la biosfera, ¿podemos decir que las características que llevaron a ese éxito son producto de la evolución? Quizás los mecanismos de regulación, que ahora son globales y parecen no tener competidores, fueron alguna vez sub-globales y con competidores. #7# Olvidemos los debates con los creacionistas y los diseñadores inteligentes; el debate científico sobre la unidad de selección es uno de los retos más importantes que ha tenido que enfrentar el darwinismo. Los capítulos de este libro presentan ese desafío preguntando, una y otra vez, ¿cómo pudo evolucionar la biosfera para regular la Tierra? Así, Gaia hace lo que se supone que hacen las buenas ideas científicas. Extiende y extrapola una idea fundamental, como la evolución darwiniana, entrando en territorio no familiar al aumentar el tamaño de las unidades de selección, desde individuos y pasando a grupos y luego a ecosistemas, para llegar finalmente a toda la biosfera. Una vez escuché a Lynn Margulis dar una conferencia en idioma español a una audiencia mexicana totalmente cautivada. Decía: ¿cómo pueden los genes ser egoístas? ¡Ellos no son un individuo! ¿Pero qué es un individuo? Quizás el debate central de este libro pueda ser igualmente resumido: ¿cómo puede Gaia ser egoísta? ¿Cómo puede hacer algo “para” ella misma? ¡No es un individuo! Margulis parece estar dispuesta a aceptar una individualidad para Gaia, pero no para los genes. Richard Dawkins y George Williams tienen, cada uno de ellos, una visión opuesta. Sostienen que los genes o individuos (ya que los genes se presentan en paquetes llamados individuos) son las unidades de la selección. Dicen que el comportamiento de la biosfera no puede ser interpretado como el resultado de una selección darwiniana ya que no había otras biosferas con las cuales competir o cooperar. Para ellos, un gran grupo de individuos que compiten en una reproducción diferencial es un requisito de la evolución. Quizás la individualidad y el propósito se difuminan en las escalas más grandes y más pequeñas. A menudo, la evolución darwiniana asume una frontera clara entre la vida y la no-vida. Sin embargo, en las escalas más pequeñas (virus y priones) y en las más grandes (Gaia) las propiedades familiares de la vida parecen desvanecerse, más que mantener los límites discretos que observamos normalmente entre lo biótico y lo abiótico. #8# El libro de Tyler Volk,”Gaia’s Body“ (El cuerpo de Gaia), fue citado varias veces, y el propio Volk contribuyó con un capítulo, “Gaia es vida en un mundo de desechos de sub-productos”. Propuso que la atmósfera es un gigantesco depósito de desperdicios. La vida produce desechos, y ellos se acumulan y afectan al medio ambiente. Se vuelven intolerables para algunas formas de vida, pero entonces aparecen nuevas formas de vida que toman ventaja de estos desperdicios. El punto de Volk está en que esto simplemente sucede. Por lo tanto, los efectos de los desechos de la biosfera son ciertamente “por” pero no necesariamente “para” la biosfera. Volk me hizo pensar si algunos de estos desechos son más aptos que otros y si las plantas de tratamiento cloacal son tan importantes como los supermercados. La idea de un mundo de desperdicios de Volk es un punto interesante frente a la teleología de “para la biosfera”. Y resuelve una objeción presentada por Dawkins con respecto a los estafadores, puesto que los estafadores no pueden robar algo que se da gratuitamente. Pero cuanto más pienso sobre el mundo de desechos, más me convenzo de que todas las adaptaciones “para” algo comenzaron como sub-productos. ¿No es acaso la capacidad de nuestro cuerpo de controlar nuestra temperatura corporal un sub-producto de la evolución, una característica que se convirtió en una adaptación benéfica (con un costo de mantenimiento) solamente al verla con posterioridad? Volk sugiere utilizar proporciones de circulación para medir “por y para la biosfera” y para determinar cuán beneficioso para la vida puede ser algo. Una proporción de circulación es la cantidad de un elemento que circula por la Tierra y la biosfera, dividida por la cantidad que estaría circulando a través de la Tierra en ausencia de vida. Volk estima que la proporción de circulación del carbono sería aproximadamente de 200, de modo que está circulando por las venas de Gaia 200 veces más carbono que lo que estaría circulando en una Tierra abiótica por causa del vulcanismo y de la tectónica de placas. El capítulo de Lenton, “Clarificando a Gaia: regulación con o sin selección natural”, sugiere que la resistencia al cambio y la elasticidad (o recuperación) del cambio son propiedades que deberían ser medidas para cuantificar a Gaia. Hay problemas prácticos con estas propuestas. El mayor es que separar los procesos bióticos de los abióticos y los efectos últimos de ambos sobre el desequilibrio químico es algo complicado, porque el límite entre las estructuras disipadoras lejanas al equilibrio y las formas de vida tradicionales, no es claro. #9# Los dos capítulos que más me impactaron se refieren a la termodinámica y a la definición de vida. El titulado “Gaia: hacia una termodinámica de la vida” de Eric Schneider discute la vida como parte del conjunto universal de estructuras disipadoras lejanas al equilibrio. El capítulo “Teoría del gradiente de reducción: la termodinámica y el propósito de la vida” de Dorion Sagan y Jessica Hope Whiteside discute la segunda ley de la termodinámica como el propósito de la vida. Los agnósticos que buscan un propósito en sus vidas harían bien en digerir este capítulo, junto con la sugerencia de Lovelock de que los agnósticos adoren a Gaia para llenar sus vacíos religiosos. Desafortunadamente, los profundas retrospecciones y las generalidades de Sagan y Whiteside algunas veces revierten en filosofado continental. Bien. Aún así todavía hay grandeza y universalidad en este punto de vista termodinámico de la vida. Tiene la ventaja de ser tan general que puede ser aplicado a la vida en cualquier lugar del universo, y a la vez nos habla del propósito de la vida. Nada mal para u$s 50. Soy entusiasta con respecto a la forma en que el programa holístico Gaia, tan bien presentado en “Los científicos debaten sobre Gaia”, está abriendo las mentes científicas. Pero como astrónomo me gustaría que los científicos gaianos reconocieran que Gaia es parte de un todo mayor, que la Tierra no es un sistema cerrado y que Gaia tiene una madre. ¿Cuándo comenzamos a preguntarnos si nuestra galaxia es una forma de vida llamada Galactea, abrimos tanto nuestras mentes que el cerebro se nos cae? Quizás ese será el tema de la próxima conferencia gaiana. Ojalá que florezcan mil flores, justo en el medio de un montón de estiércol. “Compre” este libro “para” usted. Garabatea junto a todas las ideas frustrantes e inspiradoras. Mi copia está totalmente desfigurada. Es algo que de debe ser leído por cualquier forma de vida que pretenda buscar vida extraterrestre.

---

REFERENCIAS

• Scientists Debate Gaia: The Next Century, edited by S.H. Schneider, J.R. Miller, E. Crist and P.J. Boston. MIT Press, Cambridge, Massachusetts, 2004.
• Dawkins, R. (1982) Extended Phenotype: The Gene As the Unit of Selection, W.H.Freeman & Company.
• Formisano, V., Atreya, S., Encrenaz, T., Ignatiev, N., Giuranna,M. (2004) Detection of Methane in the Atmosphere of Mars, Science, Vol. 306, 5702, pp. 1758-1761.
• Jones, B.W. (2004) Life in the Solar System and Beyond, Praxis, pp 247-252.
• Krasnopolsky,V.A.; Maillard, J. P.; Owen,T.C. (2004) Detection of methane in the martian atmosphere: evidence for life? Icarus, Vol 172, Issue 2, p. 537-547.
• Lineweaver, C. (2006) “We have not detected extraterrestrial life, or have we?”, in Life As We Know It, ed. J. Seckbach, Vol 10 of series Cellular Origins, Life in Extreme Habitats and Astrobiology, Kluwer, pp 445-457, ISBN 1-4020-4394-5.
• Lovelock, J.E. (1978) Gaia: A new look at life on Earth, Oxford Univ. Press.
• Lovelock, J.E. (1990) Ages of Gaia: A biography of our living Earth, Bantam.
• Lovelock, J.E. (2000) Gaia: the practical science of Planetary Medicine, Oxford Univ. Press.
• Lovelock, J.E. (2000) Homage to Gaia: The Life of an Independent Scientist, Diane Pub. Co.
• Lovelock, J.E. (2001) “A Way of Life for Agnostics?” Skeptical Inquirer, Sept/Oct, 2001, 25, 5 40-42.
• Lovelock, J.E. (2006) The Revenge of Gaia, Allen Lane.
• Lovelock, J.E. and Margulis, L.M. (1974), “Atmospheric homeostasis by and for the biosphere: The Gaia hypothesis” Tellus, 26, 2-10.
• Sagan, C. & Chyba, C. (1997) “The Faint Early Sun Paradox: Organic Shielding of Ultraviolet-Labile Greenhouse Gases” Science, 276, 1217-1221.
• Schneider, S.H. & Boston, P.J. (1991) Scientists on Gaia, MIT Press.
• Selsis, F., Despois, D. and Parisot, J.-P., (2002). Signature of life on exoplanets: can Darwin produce false positive detections? Astron. Astrophys. 388, pp. 985–1003.
• Volk, T. (1998) Gaia’s Body: Toward a Physiology of Earth, New York:Springer-Verlag
• Volk, T. (2002) The Future of Gaia Theory, Climatic Change 52, 423-430.
• Watson, A.J. and Lovelock, J.E. (1983) Biological homeostasis of the global environment: The parable of Daisyworld. Tellus, 35B, 284-289.
• Williams, G.C. (1966) Adaptation and Natural Selection, Princeton Univ. Press.