Vida, energía y ATP: el enigma de tu existencia

Escrito por 72ykh

Tecnólogo y apasionado por la ciencia

En este momento te encuentras en una estrecha cuerda floja entre la vida y la muerte, probablemente no lo sientas, pero hay una increíble cantidad de actividad ocurriendo dentro de ti. Y esta actividad nunca puede detenerse. Imagínate como un muelle descendiendo por una escalera mecánica que se mueve hacia arriba. La parte que cae representa los procesos de autorreplicación de tus células, y la escalera representa las reglas de la física que te impulsan hacia adelante. Estar vivo es estar en movimiento, pero nunca llegar a ningún lugar.

Un universo aburrido

El universo, algo inquietante, quiere que llegues a la cima. ¿Cómo evitarlo y por qué estás vivo? Toda la vida se basa en la célula, que es una parte del universo muerto que se separó del resto para hacer su propia tarea durante un tiempo. Cuando esta separación se desintegra, la célula muere y se une nuevamente al universo muerto. Desafortunadamente, el universo no está interesado en cosas emocionantes, sino que intenta ser lo más aburrido posible. Llamamos a este principio entropía, y es una regla fundamental de nuestro universo. Es bastante complicado y contra-intuitivo, así que lo explicaremos en detalle en otro artículo. Por ahora, todo lo que necesitas saber es que los seres vivos son inherentemente emocionantes.

La emoción de la vida celular

Una célula está llena de millones de proteínas y millones de moléculas más simples como el agua. Miles de procesos complejos de autorreplicación ocurren hasta cientos de miles de veces por segundo para mantenerse con vida y emocionante. La célula debe trabajar constantemente para evitar alcanzar la entropía y volverse aburrida y muerta. Para mantener su separación del resto del universo, la célula necesita energía.

Energía y ATP

La energía es la capacidad que tienen las cosas en el universo para hacer trabajo, moverse o manipular cosas y crear cambio. Esta capacidad no puede ser creada ni destruida, la cantidad de energía en el universo nunca cambia. Aunque no sabemos por qué, simplemente es así. Hace miles de millones de años, uno de los desafíos más cruciales para los primeros seres vivos fue obtener energía utilizable. No sabemos mucho sobre las primeras células, excepto que obtenían su energía de reacciones químicas simples y descubrieron el sistema de transferencia de energía definitivo: la molécula de adenosín trifosfato o ATP.

La estructura del ATP lo hace especialmente bueno para aceptar y liberar energía. Cuando una célula necesita energía, por ejemplo, para expulsar moléculas o reparar una máquina microscópica rota, puede descomponer el ATP y usar la energía química para hacer trabajo y crear cambio. Es por eso que los seres vivos pueden hacer cosas. No sabemos cuándo ni cómo se formó exactamente la primera molécula de ATP en la Tierra, pero everyicamente el ATP o algo muy similar se utiliza en todos los organismos vivos para mantener en funcionamiento su maquinaria interna. Es crucial para casi todos los procesos que las plantas, hongos, bacterias y animales necesitan para sobrevivir. Sin ATP, no habría vida en la Tierra, posiblemente en ninguna parte.

La energía del sol

Aunque descomponer compuestos químicos para obtener energía está bien y todo, la vida temprana se perdió la mejor fuente de energía disponible: el sol. El sol fusiona átomos y emite fotones que llevan energía al sistema solar. Pero esta energía es cruda e indigerible, necesita ser refinada. Después de cientos de millones de años de evolución, una célula finalmente descubrió cómo «alimentarse» del sol. Absorbió la radiación y la convirtió en pequeños paquetes químicos que podía usar para mantenerse con vida. Llamamos a este proceso fotosíntesis. Es un proceso complejo en el que los fotones, que contienen energía electromagnética, se utilizan para combinar moléculas diferentes. La energía electromagnética se convierte en energía química almacenada en la molécula de ATP. Este proceso se volvió aún mejor cuando algunas células aprendieron a crear mejores paquetes químicos, como la glucosa o el azúcar. Esto resultó tan conveniente que algunas células decidieron, en lugar de realizar fotosíntesis, simplemente «tragarse» a otras células que la hacían y tomar su glucosa y ATP. Esto es considerado una de las mayores traiciones en la historia de la evolución.

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La importancia de la fusión celular

Y así continuaron las cosas. Las células fotosintéticas podían aprovechar principalmente la energía en sus superficies, lo que limitaba su capacidad máxima de producción de energía y, por lo tanto, limitaba sus posibilidades evolutivas. Con el tiempo, algunas células comenzaron a formar pequeños grupos o comunidades, lo que llevó a la vida multicelular y, finalmente, a ti, hoy. Eres un montón de billones de células, cada una llena de docenas o incluso cientos de pequeñas máquinas que te proporcionan energía utilizable para mantenerte con vida. Si este proceso se interrumpe, incluso por unos minutos, te mueres. Pero si la vida es tan frágil, ¿no sería una buena idea almacenar ATP como almacenamos azúcar en nuestras células de grasa para no morir si dejamos de respirar por un tiempo? Si la vida ha resuelto tantos problemas para permitirte vivir hoy, ¿qué pasa con ese aspecto de morir rápidamente?

La producción y uso constante de ATP

Incluso las bacterias simples, como la E. Coli, producen alrededor de 50 veces su peso corporal en ATP en cada división celular. Tus billones de células necesitan muchísimo ATP para mantenerte a ti. Cada día, tu cuerpo produce y convierte alrededor de 90 millones de billones de billones de moléculas de ATP, aproximadamente el peso de tu propio cuerpo. Necesitas la cantidad de ATP correspondiente a una persona completa para pasar un solo día. Incluso almacenar suficiente ATP para durar unos minutos es básicamente imposible. Una molécula de ATP es muy buena para transferir energía rápidamente, pero es terrible para almacenarla, ya que solo tiene aproximadamente el uno por ciento de la energía de las moléculas de glucosa a tres veces su masa. Entonces, el ATP se produce y se consume rápidamente.

La extraña historia del ATP

Esta es la historia corta y simplificada de la molécula que te permite ser diferente al universo muerto, como el muelle en la escalera mecánica. Es una historia extraña. Hay esta molécula que necesitas para sobrevivir en todo momento y que necesitas para seguir moviéndote porque incluso una breve pausa detiene tu muelle. Y necesitas fabricarla tú mismo. Es como conducir un coche a toda velocidad mientras produces combustible en el maletero con basura que encuentras en el camino. Hace miles de millones de años, partes diminutas del universo muerto se unieron y se convirtieron en algo más por un momento.

Eso les permitió seguir adelante, crecer. Ese momento puso en movimiento al muelle y ha estado en movimiento desde entonces. Desde las primeras células hasta ti, que estás leyendo esto ahora. En algún momento, te fusionarás con el resto del universo muerto nuevamente. Tal vez le cuentes tus aventuras, tal vez no. Pero antes de descubrirlo, puedes hacer lo mejor que la vida hace: hacer que el universo muerto sea mucho más interesante. Si te aburres en este momento, tenemos algo para ti.