Vida, Energía y ATP: ¿Por qué estás vivo?

Escrito por 72ykh

Tecnólogo y apasionado por la ciencia

El ATP es un compuesto orgánico que proporciona energía a las células para realizar muchas funciones esenciales, como la síntesis de biomoléculas y el transporte activo a través de las membranas celulares. Dado su papel central en el metabolismo celular, el ATP es a menudo referido como la «moneda energética» de la célula.

Vida, Energía y ATP: ¿Por qué estás vivo?

En este momento estás en una estrecha cornisa 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 bajando por una escalera móvil que se mueve hacia arriba. La parte que cae representa los procesos de autorreplicación de tus células, mientras que la escalera representa las leyes de la física que te impulsan hacia adelante. Estar vivo es estar en movimiento, pero nunca llegar a ningún lugar.

Si llegas a la cima de la escalera, ya no hay más caída posible y estarás muerto para siempre. De manera bastante inquietante, el universo quiere que alcances la cima. ¿Cómo evitas eso? ¿Y por qué estás vivo? La vida se basa en la célula, un fragmento del universo que se separó del resto para hacer su propio camino por un tiempo. Cuando esta separación se deshace, la célula muere y se une al resto del universo sin vida.

Lamentablemente, el universo preferiría que la vida dejara de hacer su propio camino. Por alguna razón, no es fan de las cosas emocionantes y trata de ser lo más aburrido posible. A esto lo llamamos entropía, y es una regla fundamental de nuestro universo. Es bastante complicado y contrario a la intuición, por lo que lo explicaremos detalladamente en otro artículo. Por ahora, todo lo que necesitas saber es que los seres vivos son inherentemente emocionantes.

La emoción de las células

Una célula está llena de millones de proteínas y aún más moléculas más simples como el agua. Miles de procesos complejos de autorreplicación ocurren cientos de miles de veces por segundo para mantenerse con vida y emocionante. Para mantenerse vivo, tiene que trabajar constantemente para evitar la entropía y volverse aburrido y muerto.

La célula debe mantener la separación del resto del universo, por ejemplo, manteniendo la concentración de ciertas moléculas diferentes en el interior y en el exterior, bombeando activamente las moléculas excesivas hacia afuera. Para hacer esto, una célula necesita energía. La energía es la capacidad de las cosas en el universo para hacer trabajo, mover o manipular una cosa y crear cambio. Esta capacidad no puede ser creada ni destruida, la cantidad de energía en el universo nunca cambiará. 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 a través de reacciones químicas simples y descubrieron el sistema definitivo de transferencia de energía: la molécula adenosín trifosfato, o ATP.

¿Qué importancia presenta el ATP para los organismos vivos?

La estructura del ATP lo hace excepcionalmente bueno para aceptar y liberar energía. Cuando una célula necesita energía, por ejemplo, para bombear moléculas o reparar una micro máquina rota, puede descomponer el ATP y utilizar la energía química para hacer trabajo y crear cambio. La importancia del ATP para los organismos vivos es fundamental, ya que permite que las células ejecuten funciones vitales con eficiencia y precisión. Es por eso que los seres vivos son capaces de hacer cosas. No sabemos cuándo ni cómo se hizo exactamente la primera molécula de ATP en la Tierra, pero toda criatura viva que conocemos usa ATP o algo muy similar para mantener el funcionamiento de su maquinaria interna. Es crucial para casi todos los procesos de las plantas, hongos, bacterias y animales. Sin ATP, no habría vida en la Tierra, y posiblemente en cualquier otro lugar.

Comiendo el sol

Aunque descomponer productos químicos para obtener energía está bien, la vida temprana se perdió la fuente de energía más grande disponible: el sol. El sol fusiona átomos y irradia 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 «comerse» al sol. Absorbió la radiación y la convirtió en paquetes químicos que podía usar para mantenerse con vida. Este proceso se llama fotosíntesis. Toma los fotones cargados de energía electromagnética y utiliza parte de esta energía para fusionar y combinar diferentes moléculas juntas. La energía electromagnética se convierte en energía química almacenada en la molécula ATP.

Este proceso se volvió aún mejor cuando algunas células aprendieron a crear mejores paquetes químicos, como la glucosa o azúcar, fácil de descomponer, rico en energía y bastante sabroso. Esto fue tan conveniente que algunas células decidieron dejar de hacer todo el trabajo de la fotosíntesis y simplemente se tragaron a otras células que sí lo hacían, tomando su glucosa y ATP. Este es considerado uno de los mayores engaños en la historia evolutiva.

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Y así siguieron las cosas. Las células fotosintéticas podían aprovechar la energía en sus superficies, lo que limitaba su producción máxima de energía y, por lo tanto, sus posibilidades evolutivas. El tiempo pasó, algunas células fabricaron azúcar, otras las devoraron y la evolución hizo su trabajo, pero en general las cosas se quedaron prácticamente igual durante cientos de millones de años, hasta que un día una célula se tragó a otra y no la mató. En cambio, se convirtieron en una sola célula.

El poder de las mitocondrias

Este hecho fue clave porque cuando esas dos células se fusionaron, se volvieron mucho más poderosas. La célula independiente en el interior dejó de preocuparse por sobrevivir y se pudo concentrar en una sola tarea: producir ATP. Se convirtió en la central eléctrica de la célula, la primera mitocondria.

El trabajo de la célula anfitriona ahora era garantizar la supervivencia en un mundo peligroso y proporcionar comida a la mitocondria. Las mitocondrias, básicamente, hacen fotosíntesis al revés en un proceso igualmente complejo. Toman moléculas de azúcar que obtenemos al comer otros seres vivos, las combinan con oxígeno y moléculas precursoras para crear nuevas moléculas ricas en ATP de alta energía.

Este proceso funciona como un pequeño horno y produce productos de desecho como CO2, agua y un poco de energía cinética que experimentas como calor corporal. Esta primera división del trabajo significó que la nueva célula tenía mucha más energía disponible que cualquier célula anterior, lo que permitió más posibilidades para la evolución y la creación de células más complejas.

En algún momento, estas células comenzaron a formar pequeños grupos o comunidades, lo que llevó a la vida multicelular y, finalmente, a tu existencia actual. Eres una pila de billones de células, cada una llena de docenas, si no cientos, de pequeñas máquinas que te proporcionan energía utilizable para mantenerte con vida. Si este proceso se interrumpe incluso por unos minutos, mueres.

Entonces, ¿por qué no almacenar ATP como almacenamos azúcar en nuestras células grasas? ¿Por qué morimos rápidamente si la vida ha resuelto tantos problemas para hacerte vivir hoy? Incluso las bacterias simples como la E. coli producen alrededor de 50 veces su peso corporal en ATP por cada división celular. Tus billones de células necesitan una gran cantidad de ATP para mantenerte con vida. Cada día, tu cuerpo produce y convierte alrededor de 90 millones de mil millones de mil millones de moléculas de ATP, aproximadamente el peso de tu propio cuerpo. Necesitas el ATP de una persona entera para pasar un solo día.

Incluso almacenar suficiente ATP como para durar unos minutos es básicamente imposible. Una molécula de ATP es realmente buena para transferir energía rápidamente, pero es terrible para almacenarla, ya que tiene solo el 1% de la energía de las moléculas de glucosa pero tres veces su masa. Entonces, el ATP se produce y se agota bastante rápido.

Esta fue la breve y simplificada historia de la molécula que te permite ser diferente del universo sin vida y ser el muelle en la escalera móvil. Es una historia extraña. Hay esta molécula que necesitas para sobrevivir en todo momento. Necesitas mantenerla en movimiento porque incluso una breve pausa detiene tu muelle. Y necesitas producirla tú mismo. Es como conducir un automóvil a toda velocidad mientras produces combustible en el baúl con basura que recoges del costado de la carretera.

Hasta donde sabemos, todo comenzó hace miles de millones de años cuando pequeñas partes del universo sin vida se unieron y se convirtieron en algo más por un momento. Pudieron mantenerse en movimiento, crecer. Ese momento puso el muelle en movimiento y desde aquel entonces, desde las primeras células hasta ti, que estás leyendo esto ahora. En algún momento, te fusionarás con el resto del universo sin vida nuevamente. Quizás contarás sus historias sobre tus aventuras, tal vez no. Pero antes de descubrirlo, puedes hacer lo que la vida hace mejor: hacer que el universo sin vida sea mucho más interesante.