¿Por qué la vida está basada en 4 bases y 20 aminoácidos?

 

Nuestro alfabeto tiene 27 letras. Pero el alfabeto con el que está escrita la información genética de todos los seres vivos tiene sólo 4 letras. A su vez, el alfabeto con el que está traducida esa información en las proteínas tiene 20 letras. La razón por la cual toda la vida en la Tierra está basada en cuatro bases nitrogenadas (adenina, timina, citosina y guanina en el ADN) y veinte aminoácidos en las proteínas no parece arbitraria, sino que podría ser la consecuencia de una combinación de factores evolutivos, químicos y físicos. ¿Cuáles son esos factores? ¿Es esa necesariamente la única forma en que la vida podría haber surgido? ¿Qué aspectos históricos de la geología terráquea y contingentes influyeron en esta "decisión" biológica?

Está claro que cuatro bases permiten un sistema de codificación eficiente. Con un alfabeto de 4 bases y combinaciones de tres (tripletes o codones), se pueden codificar 64 posibles combinaciones. Esto es más que suficiente para los 20 aminoácidos esenciales, con redundancia (codones sinónimos) que aumenta la robustez frente a mutaciones. Y los 20 aminoácidos ofrecen una variedad química suficiente para formar proteínas con una amplia gama de funciones, desde catalizar reacciones (enzimas) hasta formar estructuras (colágeno). Ampliar este número no necesariamente habría incrementado la funcionalidad, mientras que usar menos aminoácidos habría limitado la diversidad de estructuras y funciones posibles. Además, las cuatro bases nitrogenadas utilizadas en el ADN son químicamente estables y tienen una alta afinidad por éste, lo que permite una replicación precisa y duradera, y probablemente había una alta disponibilidad de ellas en las regiones de la Tierra donde surgió la vida.

Sin embargo, todos estos argumentos no nos aseguran que puedan existir formas de vida con otro número de bases y de aminoácidos. No hay nada que garantice que la vida en otros planetas use exactamente 4 bases y 20 aminoácidos. 

¿Tienen los números 4 y 20 alguna ventaja evolutiva? Como decía Monod, parece que los seres vivos están diseñados con un propósito teleológico (reproducirse) pero, en realidad, esto es sólo una ilusión fruto de su capacidad de replicar su material genético con errores ocasionales sometidos al juego de la selección natural. El principio de objetividad de la naturaleza nos indica que los sistemas naturales no tienen un propósito teleológico, no existen las causas finales aristotélicas. Por eso Monod habla de teleonomía, en vez de teleología.

 

El número de letras debería ser, desde el punto de vista evolutivo, una ventaja para replicar el material genético. Cuantas más letras tenga un alfabeto, más cortos serán los mensajes. Para imprimir el Quijote hacen falta 2 millones de caracteres. Pero en binario, son bastantes más.

Pero, por otro lado, cuantas más letras tenga un alfabeto, más se tarda en encontrar la letra que queremos copiar si la buscamos en una sopa de letras, que es justo lo que se hace en la replicación del ADN, así que los alfabetos de muchas letras no interesan. 

 

¿Hubo en la Tierra varios competidores y el sistema de 4 y 20 resultó ser el más eficiente y estable en ese entorno, lo que hizo que se convirtiera en el único que sobrevivió a la selección evolutiva? ¿Reflejan los números 4 y 20 las condiciones específicas del entorno químico y físico de la Tierra primitiva, combinadas con las primeras decisiones evolutivas que resultaron ser lo suficientemente exitosas para ser preservadas?

¿Por qué 4 bases, y no 2, o 3, o 5? En el año 2000 surgió una idea muy loca para explicar esto ¡basada en la computación cuántica!

 

¿Ha sido nuestro universo diseñado por un creador o es el resultado de un proceso de selección natural?

Imagine que está usted deambulando por un desierto inhóspito, en el cual, además de arena, lo único que pueden verse son piedras y algo de musgo, y que, de pronto, encuentra en el suelo un bonito reloj. Si usted lo inspecciona en detalle, lo desmonta y estudia su mecanismo interno de ruedas dentadas, se dará cuenta de que se trata de un dispositivo altamente complejo y delicado en el que cada una de sus partes está perfectamente colocada para servir a un propósito colectivo: indicar la hora. En efecto, si alguna de las ruedas de sus engranajes hubiera sido un poco más grande, o un poco más pequeña, con ruedas un poco más anchas o un poco más delgadas, el reloj no funcionaría. Y lo mismo podemos decir de cada muelle. Cada una de las partes del reloj contribuye con tanta precisión al funcionamiento de la máquina completa que no podríamos llamarle a usted irracional si concluye en ese momento que ese reloj ha tenido que ser diseñado por un ser inteligente.

Al igual que el reloj, los seres vivos también están aparentemente dotados de un propósito: un proyecto teleológico que consiste en mantener con vida a ellos mismos y su descendencia. En 1802, el teólogo inglés William Paley, en su obra Teología Natural, usó el ejemplo del reloj para argumentar que la explicación más racional que podemos dar del hecho de que cada una de las partes de cada organismo vivo esté perfectamente colocada para servir a ese proyecto teleológico es que alguien lo haya diseñado así [Paley1802]. Para Paley, darse cuenta de que las diversas partes de un sistema están dispuestas de forma casi perfecta para cooperar en un propósito global es suficiente para poder afirmar que el sistema ha sido diseñado por alguien. Y esto se puede aplicar tanto al reloj como a los seres vivos.

¿Ha sido nuestro universo diseñado por un creador para que albergue vida? Eso es lo que vamos a analizar en este artículo.