TERMODINÁMICA DE LA VIDA (I)

A continuación, abordaremos el amplio capítulo de la “termodinámica de la vida”, con sus sugerentes implicaciones sobre el fenómeno vital de los sistemas complejos “no vivos” entre los que podemos incluir las células convectivas de Bénard, las reacciones químicas autoorganizadas espontáneamente y los tornados, sistemas que muestran comportamientos cíclicos y una coherencia masiva entre sus partes, como si “vivieran” por un tiempo, en el sentido de que se individualizan y diferencian del caos (relativo) circundante.

Las “células” convectivas de Bénard surgen como consecuencia de los torbellinos celulares que se producen en una película líquida. (En sus experimentos, Bénard calentaba el fondo de un recipiente de latón, lleno de esperma de ballena, con vapor a 100º C. El sistema era abierto con la superficie del aceite en contacto con el aire a 20º C. Así se creaba un gradiente térmico de 80º C a través de una película oleosa de 1 mm. de espesor. Consecuencia de ese gradiente aparecían hexágonos simétricos del caos líquido. Es decir, que mientras que la conducción transfiere calor sin ninguna organización “detectable” de las moléculas del líquido, la convección disipa calor en ciclos organizados -que es lo que suponen tales hexágonos aparecidos-. Si persiste el gradiente, se mantienen indefinidamente los ciclos. Es como si la presencia del gradiente presionara a las partículas que “se mueven en el aire” para que se agreguen -fugazmente- en “individualidades disipativas”. O sea, cuando el sistema se bifurca, pasando de la conducción a la convección -del desorden a la organización-, el flujo de calor a través del sistema -producción de entropía (una medida de la “degradación” de la energía)- aumenta. “Mayor organización del sistema, más eficacia en la producción de desechos”). La inestabilidad de Bénard es un patrón complejo generado por procesos termodinámicos, erigida sobre una improbabilidad previa, que manifiesta de una forma concentrada la diferencia que contribuye a destruir.

Los movimientos convectivos se inician cuando se alcanza el gradiente de temperatuta crítico ( número de Rayleigh).

La individualidad termodinámica emana de sistemas disipativos que establecen fronteras. (Ya veremos en el siguiente capítulo, cómo la ubicua membrana celular semitransparente compuesta por lípidos, proporciona una sede para la expansión de los procesos de no equilibrio).

Y es que los gradientes inducen un flujo de energía del que, si las condiciones son favorables, surgen sistemas complejos, que en ocasiones (vértices de Taylor y otras estructuras hidrodinámicas) contribuyen, a su vez, a reducir los gradientes medioambientales. ¿Tales sistemas, relativamente simples, sería los precursores de la fisiología?

Sabemos que un gradiente de presión barométrica en la atmósfera da pie al sistema cíclico complejo que es un tornado; de alguna forma podríamos decir que este último “tiene el propósito” de eliminar el gradiente. De forma similar, para Eric D. Scheneider, la vida tiende a reducir, en el transcurso de miles de millones de años, el gran gradiente estelar que existe entre la caliente estrella Sol, y el espacio frío, aumentando la complejidad en el proceso; podríamos, entonces, explicar la evolución de formas de vida complejas por la eficacia de la vida como “sistema cíclico consagrado a la reducción de gradientes” (reducción del gradiente medioambiental).

Desde este enfoque, es probable que la vida surgiese en la Tierra en el fondo de los océanos, a través de precipitados de minerales proporcionados por las fumarolas submarinas que suponen variados gradientes de temperatura y sulfuro (metabolismo basado en el sulfuro de hierro necesario para la reproducción de las células procariotas resistentes al calor, productores de metano y otros “extremófilos”, precursores de las arqueobacterias).

(De la obra del autor: “Vida y mente: ciencia y misterio”)

Un comentario

  1. Sugestivo y retante arista de la dinamica de la vida.

    Felicitaciones, la linea de su blog es muy estimulante. Muchas gracias,. Me gustaria leer su reflexion sobre el nexo: organizacion-entropia… tengo la persistente impresión o intuicion que esta polaridad de vacio y masa, remolinos fractales fluyendo en gradiantes termicos, vacio y totalidad… mejor, me tomare un tiempo en bucear en sus articulos.

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