La Singularidad Desnuda

Un universo impredecible de pensamientos y cavilaciones sobre ciencia, tecnología y otros conundros

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“Code of the Lifemaker” de James P. Hogan

Posted by Carlos en agosto 21, 2009


Code of the Lifemaker es una novela de James P. Hogan, el prolífico –y en los últimos tiempos controvertido– escritor británico. Es fundamentalmente una pieza de ciencia-ficción dura que el autor emplea como vehículo para explorar el rol del individuo en la sociedad, los choques de culturas, así como el conflicto entre ciencia y superstición, todo ello aderezado con acción e intrigas en un apasionante entorno alienígena como telón de fondo.

Decía un celebérrimo director cinematográfico que si en una película no sucede nada interesante en los primeros 30 segundos, el abandonaba la sala. No es fácil trasladar esta idea al mundo literario, ya que hay grandes obras cuyo arranque pone a prueba al lector, pero si algo puede decirse de Code of the Lifemaker es que no adolece de este problema. El prólogo con el que comienza la novela es uno de los hitos de la ciencia-ficción, y ha llegado a ser publicado como pieza separada en antologías de cuentos cortos del autor. Todo comienza hace 1,1 millones de años, en algún sistema estelar situado a 1 000 años luz de la Tierra. Una sonda automatizada de una civilización alienígena llega a un planeta virgen con el objeto de explotar sus recursos mineros. Para ello emplea un patrón de auto-replicación: una plétora de robots de diferentes tipos se afanan en la construcción de una factoría cuyo propósito inicial es la fabricación de robots análogos. Estos robots serán despachados para la construcción de una segunda factoría idéntica a la primera, y así sucesivamente. Tras un cierto número de replicaciones, cada factoría pasa a modo de explotación, extrayendo materia prima del terreno, procesándola y manufacturando las naves de carga en las que los bienes producidos serán devueltos al sistema de origen. El patrón de replicación da lugar a un crecimiento exponencial de los centros de explotación, convirtiendo toda la superficie del planeta en una planta industrial en apenas 50 años. En ese momento, la sonda embarca al contingente principal y procede al siguiente planeta. Desafortunadamente para la sonda (y para la civilización que la construyó, que pereció en el evento) una estrella se vuelve supernova en la proximidad, y el baño de radiación daña profundamente los sistemas y programas de la nave. Cuando 100 000 años después la sonda llega al primer cuerpo celeste en el que puede aterrizar y comienza la rutina de explotación, la situación se descontrola irreversiblemente. La capacidad de auto-replicación se mantiene, pero los fallos en los programas y en los sistemas de producción hacen que finalmente se desencadene un proceso evolutivo: empiezan a surgir robots con ligeras variaciones que compiten por los recursos materiales y por el acceso a las plantas de ensamblaje. Esta presión selectiva provoca la aparición de formas complejas de auto-defensa y replicación efectiva, así como patrones de comportamiento social, especiación y relaciones simbióticas. Una ecología robótica en la que –salvo el componente orgánico– todos los ingredientes de lo que consideramos vida están presentes.

Tras el cautivador prólogo, la novela arranca en un futuro muy próximo al actual (segunda década del s. XXI) y se divide inicialmente en dos hilos de acción. El primero tiene lugar en la Tierra, y se centra en Kart Zambendorf, un mentalista muy hábil. Gracias a dicha habilidad y a la del equipo de colaboradores que le rodea, Zambendorf es capaz de mantener una imagen de autenticidad en sus supuestos poderes ESP, lo que le permite una gran popularidad así como influyentes contactos en la GSEC –General Space Enterprise Corporation– una poderosísima megacorporación. A través precisamente de la GSEC se le plantea la idea de participar en una misión de la NASO (la North Atlantic Space Organization, resultado de la fusión de la ESA, la NASA y la OTAN) a Marte. Su papel sería oficialmente el de experimentar con sus poderes ESP sobre distancias interplanetarias, lo que indirectamente daría cobertura mediática a la misión y permitiría a la GSEC promocionar la futura colonización de Marte. Para sorpresa de Zambendorf, que aceptó la idea pensando que la NASO la descartaría, ésta se muestra favorable a la misma y contacta con Gerold Massey –un afamado psicólogo, ilusionista aficionado, y especializado en desenmascarar a videntes y otros farsantes– para que también forme parte de la misión.

Enterados de la composición de la tripulación (formada por un equipo multidisciplinar de científicos, muy diferente del que el perfil de la misión sugiere), la GSEC intenta desactivar a Massey desde el más alto nivel, lo que despierta el recelo de Zambendorf. Tanto más cuando al llegar a la estación en órbita en los días anteriores al comienzo del viaje advierten que un importantísimo contingente militar viajará con ellos. Cuando finalmente averigua que el equipamiento de los militares incluye vehículos para desplazarse por superficies heladas y densas atmósferas, todos los cabos quedan atados: esa misión no irá a Marte sino más bien a alguno de los satélites del Sistema Solar exterior. El anuncio público de esa “profecía” fuerza a la NASO y a la GSEC a reconocer abiertamente que el destino final del la misión no es Marte sino Titán. Más aún, se revela que las sondas de exploración que se han acercado al satélite han descubierto lo que parecen ser los restos de fábricas de origen extraterrestre, así como numerosos robots, aunque extrañamente ningún signo de los alienígenas que los construyeron. El posterior análisis de la información recopilada en relación a los tipos de robots detectados, así como a su comportamiento lleva a la sorprendente conclusión de que esas máquinas constiyen la biosfera de Titán. La especie dominante recibe el nombre de taloides, por Talos, el hombre de bronce de la mitología griega, creado por Hefestos y guardián de Creta.

Paralelamente a lo anterior, los acontecimientos se desarrollan en la superficie de Titán, cuyos habitantes se encuentran en un régimen feudal similar al de la Edad Media. El protagonista principal es Thirg, un filósofo que tiene en la duda y en el anhelo de conocimiento su razón de ser. Esto le causa problemas con las estructuras de poder de Kroaxia, su nación, y fundamentalmente con los jerarcas religiosos. La creencia oficial es que el mundo es plano, y que detrás del manto de nubes que perennemente cubre a Titán no hay nada. Se venera asimismo al Creador de Vida, el ser que creó la primera máquina (y que por lo tanto no era una máquina, la única forma de vida conocida para los taloides). Esto no casa con el conocimiento que a través de los viajeros había adquirido Thirg y que le indica que el mundo es en realidad esférico, pues alguno de los viajeros que se aventuró mucho hacia al Este llegó a ciudades que se encontraban al Oeste. Este pensamiento le lleva a conjeturar que si no hay barreras físicas sobre la superficie tampoco puede que las haya en los cielos, y que detrás de las nubes haya otros mundos, quizá habitados también. Estas ideas le llevan al terreno de la herejía, por lo que debe huir de Kroaxia hasta Cartoghia, una pequeña nación cuyo rey ha instaurado una suerte de pensamiento libre, y en la que inventores y filósofos perseguidos en otras naciones buscan refugio.

Avisado por su hermano Groork de la inminencia de su arresto y ayudado por un pequeño grupo de soldados de Cartoghia, Thirg comienza su huida perseguido por un gran contingente de tropas de Kroaxia. El destino quiere que en una zona desértica fronteriza y cuando ya el encuentro con los perseguidores parecía inminente, un módulo de superficie terrestre haga acto de presencia para establecer el primer contacto. Para los taloides este módulo es una criatura viva y desconocida, un gigantesco dragón que baja de los cielos emitiendo una misteriosa luz violeta. El asombro aumenta cuando ven que junto al dragón están los que parecen ser sus sirvientes, unas extrañas criaturas con carcasa flexible en cuyo interior una masa de aspecto gelatinoso brilla con un intenso calor. Ajenos a este encuentro, el ejército de Kroaxia inicia el ataque sobre los fugitivos, lo que provoca la respuesta armada terrestre y la inmediata e irremisible destrucción del contingente kroaxiano. El asombro de los absortos taloides no cesa cuando finalmente comprenden que los que creían sirvientes del dragón son en realidad los visitantes, y que de hecho el dragón no es más que la obra de éstos, seres vivos que no son máquinas, y que son capaces de crear máquinas. ¿Serán los Creadores de Vida?

Tras el contacto inicial, y una vez que se desarrolla un sistema de traducción (los robots se comunican entre sí mediante ultrasonidos), se concierta una reunión con Kleippur, rey de Cartoghia, para transmitirle los deseos de los terrícolas (“lumianos” para los taloides, debido a su intenso brillo infrarrojo): colaboración para explotar las factorías alienígenas, a cambio de tecnología terrestre (por ejemplo, armamento). Kleippur rechaza sin embargo este trato: el desea que los terrestres les proporcionen conocimiento de sus artes de fabricar vida (es decir, que les enseñen a desarrollar tecnología). Un acuerdo de estas características está fuera de lugar tanto para los dirigentes políticos de la Tierra como para GSEC, que espera obtener billones de la explotación de Titán, por lo que la dirección de la misión decide comenzar una aproximación en los mismos términos con Eskenderom, rey de Kroaxia, mucho más receptivo a la idea puesto que ambiciona conquistar toda Robia (nombre que los taloides le dan a Titán). Sin embargo, la jerarquía religiosa es un contrapoder importante que puede comprometer la realización del plan, por lo que se decide neutralizarla buscando un sumo sacerdote más maleable, al que se aupará gracias a los “milagros” de la tecnología terrestre. Ante la perspectiva que se cierne sobre los taloides, Massey y Zambendorf unirán esfuerzos para conseguir que no acaben como meros esclavos de la Tierra.

Tal como comentaba al comienzo, el desarrollo argumental de la novela incide en la relevancia del individuo frente a la masa, y en la importancia del pensamiento crítico y la ciencia frente a la superstición. No es por ello sorprendente que el telón de fondo guarde bastantes similitudes con la Edad Media. A pesar de que esto supone una visión un tanto antropocéntrica de una civilización alienígena, cabe destacar que tanto el escenario físico (Titán) como la naturaleza de los taloides proporcionan constantemente la oportunidad de hacer volar la imaginación. Máxime cuando gran parte de la acción se nos muestra desde el punto de vista de los taloides, para quienes los humanos son extrañas criaturas que necesitan estar permanentemente bañadas en gases corrosivos a alta temperatura, y cuyo mundo es tan caliente que hay océanos de hielo fundido y el metano sólo existe como gas. Para los taloides las máquinas están vivas, los dispositivos electrónicos de los humanos son “vegetales”, y perciben que el anhelo de los humanos es “domesticar” los bosques salvajes.

La ambientación está muy bien conseguida (destaca el habla medievalizada de los personajes), hay intrigas tanto entre los humanos como entre los taloides, y un amplio abanico de personajes que tienen un papel importante en la trama. A pesar de haber sido publicada originalmente en 1983, y obviando un par de anacronismos sin importancia (e.g., todavía existe la Unión Soviética) la novela aguanta impertérrita el paso del tiempo sin perder frescura. En resumen, una muy recomendable novela para todos los amantes de la ciencia-ficción.

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Autocatálisis y sistemas autorreplicantes artificiales

Posted by Carlos en agosto 29, 2008

Sopa prebiótica (ilustración de Jac Depczyk)

Sopa prebiótica (ilustración de Jac Depczyk)

La autorreplicación no es sólo uno de los ingredientes fundamentales de la vida, sino que la precede y eventualmente da lugar a la misma. Así, las diferentes hipótesis planteadas sobre el origen de la vida -dispares en sí la genética precedió al metabolismo o no, o en si la proto-vida se desarrolló en medio de los océanos o en superficies minerales submarinas o subterráneas, por citar algún ejemplos- coinciden en la aparición de sistemas autorreplicantes o autocatalíticos. Contrariamente a lo que pueda pensarse, un sistema de estas características no ha de ser de manera forzosa extremadamente complejo, y de hecho se han podido conseguir en el laboratorio en la última década. Véase por ejemplo el trabajo de Natasha Paul y Gerald F. Joyce, del Scripps Research Institute, titulado

publicado en Current Opinión in Chemical Biology en 2004. Lo interesante de los sistemas autorreplicantes es que pueden explotar el entorno hasta dominarlos completamente. Un buen ejemplo es el proporcionado por Douglas Philp, de la Universidad de St Andrews. En un trabajo de 2006 con Eleftherios Kassianidis titulado

y publicado en Angewandte Chemie International Edition, mostraron una molécula que actuaba como plantilla para su propia replicación. Lo más interesante sin embargo es que si se da la composición química adecuada, incluso sin la presencia de la molécula en cuestión, el proceso se pone en marcha, llegando un momento en el que la sopa química está compuesta casi exclusivamente por copias de dicha molécula. Estos resultados han sido presentados la última reunión nacional de la American Chemical Society, celebrada en Filadelfia del 17 al 21 de agosto, en una comunicación que tiene por título

El trabajo, realizado conjuntamente por Douglas Philp y Jan Sadownik, un miembro de su grupo, describe como cuando en una sopa química formada por 24 aldehídos se añade una cierta maleimida, se dispara una reacción autocatalítica en relación con la molécula señalada anteriormente. A pesar de que las posibilidades de interreacción entre los compuestos de la mezcla son inmensas, esta reacción domina totalmente la dinámica del sistema, amplificando la especie autorreplicante hasta una proporción 15:1 (i.e., el 93% de la sopa química). En palabras del propio Philp, “esto muestra que se puede extraer orden del caos“.

Esta investigación no sólo da pistas sobre los procesos autocatalíticos que pudieron dar lugar al origen de la vida, sino que puede resultar de gran interés también en relación al diseño de sistemas para la producción bajo demanda de compuestos químicos específicos, una suerte de ingeniería molecular a través de sistemas autorreplicantes artificiales que podrían ser controlados a través de las especies presentes en la sopa química primordial. Se trata sin duda de uno de los grandes desafíos de la química moderna para los próximos años.

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Nanobacterias, nanopartículas y proto-vida

Posted by Carlos en abril 23, 2008

ALH84001 nanostructuresCuando en 1996 se hicieron públicos los estudios preliminares de las nanoestructuras encontradas en el meteorito marciano ALH84001 hubo un gran revuelo, controversia y expectación. Se sugería que estas nanoestructuras -con un tamaño de 20-100 nm- podrían ser restos fosilizados de formas de vida bacteriana o similar, lo que supondría la confirmación de la existencia de vida fuera de la Tierra. Entre los primeros argumentos contrarios a tal interpretación de estas estructuras estaba su pequeño tamaño, inferior a la de las más pequeñas bacterias terrestres conocidas (los micoplasmas, de unos 150-250 nm de tamaño). Actualmente sigue sin estar claro si dichas estructuras tienen origen biológico, o incluso si de tenerlo hay que buscarlo fuera de la Tierra o puede ser una contaminación posterior a la llegada del meteorito. En cualquier caso, es interesante retomar la cuestión del tamaño, precisamente en relación con otra hipotética familia de microorganismos (o mejor dicho, nanoorganismos) que está dando que hablar en los últimos tiempos: las nanobacterias.

Las primeras referencias específicas hacia las nanobacterias en un entorno biológico datan de 1998 (previamente -en 1981- había habido especulación a partir de hallazgos en rocas, similares a los mencionados en el caso del meteorito marciano). En un artículo publicado en PNAS, dos investigadores de la Universidad de Kuopio en Finlandia sugerían que este tipo de organismos -autorreplicantes y con ADN- eran los responsables de la deposición de fosfato de calcio en los cálculos renales. Este planteamiento fue muy controvertido, ya que se estaba hablando de tamaños inferiores a los de la mayoría de virus, que no pueden replicarse de manera autónoma. De hecho, se ha sugerido que unos 140 nm es el límite inferior para el tamaño de una célula: con menos de eso no hay espacio para el ADN y las proteínas necesarias para que ésta funcione. La interpretación alternativa era la de nanopartículas contaminadas con ADN de bacterias circundantes y que de alguna forma eran capaces de replicarse y producir apatita, extremo este último que no resultaba tampoco muy satisfactorio como planteamiento.

La controversia puede estar sin embargo cerca de su fin si se confirman los hallazgos de Jan Martel y John Ding-E Young en un reciente trabajo titulado

y que ha sido publicado en los Proceedings of the National Academy of Sciences. En este trabajo los autores han sido capaces de sintetizar nanopartículas cuya apariencia y comportamiento son idénticos a las supuestas nanobacterias identificadas en el suero sanguíneo. Estas nanopartículas se forman a partir de una reacción química entre calcio y CO2, sustancias que se encuentran de manera natural en la sangre, y asombrosamente son capaces de “reproducirse”, esto es, de producir nuevos cristales calizos. El fenómeno distintivo que hace que estos cristales no sean de gran tamaño es la presencia de moléculas orgánicas que envuelven a estas nanopartículas, impidiendo su crecimiento normal y forzándolas a adoptar la forma esférica o alargada típica de bacterias. No se ha localizado traza alguna de ADN, y las supuestas bacterias continuaron comportándose de la misma forma tras ser literalmente cocidas con una dosis de 30 kGy de rayos gamma (el doble de lo que tolera Deinococcus radiodurans, la bacteria más resistente a la radiación).

Aunque esto puede suponer el fin de la especulación acerca de si estas partículas eran realmente seres vivos o no, no deja de ser interesante especular con el papel que han podido jugar en el origen de la vida. Ya en 1985 el químico y biólogo molecular Graham Cairns-Smith propuso la teoría de que la vida tal como la conocemos surgió a partir de un proto-ecosistema basado en cristales de arcilla que por medios puramente químicos se “reproducían” y estaban sujetos a una suerte de selección natural. Las moléculas orgánicas eran inicialmente una “adaptación evolutiva” de estos cristales que encontraban en ellas una ventaja con vistas a su propagación. Eventualmente el proceso se cortocircuitó, y las moléculas orgánicas alcanzaron la capacidad de autorreplicación de manera independiente de los cristales arcillosos. ¿Pudiera ser que un proceso análogo hubiera podido producirse de alguna forma a través de cristales de carbonato cálcico? Quién sabe. La cuestión es en cualquier caso apasionante, y engarza con algunas discusiones que tuvimos hace tiempo sobre formas de vida fundamentalmente diferentes a la bioquímica terrestre. Merecerá la pena retomar este hilo próximamente.

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Posibilidades de vida en nubes de polvo interestelar

Posted by Carlos en agosto 22, 2007

Hace un par de días surgió a raíz de la discusión sobre la paradoja de Fermi la cuestión de formas de vida basadas en nubes de polvo interestelar. Se trata de una posibilidad que ha sido más o menos frecuente en el mundo de la ciencia-ficción, y cuya primera mención puede ser la obra de 1957 del astrónomo Fred Hoyle titulada “The Black Cloud”. Aunque en formato de ficción, quizás había cierta carga de especulación, llamémosla seria, por parte de Hoyle en relación a formas de vida de dicho tipo. Una aproximación un tanto más formal fue la que el físico Freeman Dyson abordó en un trabajo titulado

publicado en 1979 en Reviews of Modern Physics (disponible aquí en versión texto puro). Dyson analizaba la posibilidad de vida en el futuro lejano en un universo abierto (como el nuestro, aunque no tengo claro si la premisa de una expansión acelerada es compatible con su análisis), y llegaba a algunas sorprendentes conclusiones, como la posibilidad de experimentar un tiempo subjetivo infinito, durante el que se podrían realizar comunicaciones sin límite, usando una cantidad finita de energía. Las formas de vida que Dyson imaginó alternaban periodos de actividad e hibernación, e irían ralentizando sus relojes internos cada vez más. En palabras de Dyson:

Si sucediera por ejemplo que la materia fuera en última instancia estable frente al colapso en agujeros negros sólo cuando estuviera dividida en granos de polvo de unos micrones de diámetro, entonces la encarnación preferente de la vida sería algo como la nube negra de Hoyle, un gran ensamblado de granos de polvo que portarían cargas positivas y negativas, y que se comunicaría consigo mismo mediante fuerzas electromagnéticas.

Dyson aclaraba que no teníamos de momento forma de saber como un organismo de tales características podría mantener el estado de equilibrio dinámico que caracteriza a la vida. Quizás arroje algo de luz un reciente (recientísimo de hecho, ya que fue publicado hace alrededor de una semana) trabajo de V.N. Tsytovich y colaboradores, de la Academia Rusa de Ciencias, el Instituto Max Planck para la Física Extraterrestre, y de la Universidad de Sydney, titulado:

publicado en el New Journal of Physics. En la introducción (muy recomendable) de este trabajo Tsytovich et al. analizan los requisitos necesarios para considerar la presencia de vida (autonomía, evolución abierta, auto-organización, metabolismo, …), para luego plantear el caso de nubes de polvo inmersos en flujos de plasma. Estos últimos son la “fuente de alimentación”, y su presencia causa efectos un tanto sorprendentes en la nube de polvo. De acuerdo con la función de potencial derivada por los autores, un conjunto de granos de polvo con simetría esférica resulta en una estructura estable, un poli-cristal de plasma de forma esférica.

Lo más interesante es que cualquier asimetría hace que el sistema tienda hacia una estructura cilíndrica que da lugar a dobles hélices similares a las del ADN. Estas estructuras no sólo son estables, sino que la relación entre el diámetro de la hélice y su ángulo de torsión tiene bifurcaciones, lo que resulta en cambios abruptos de silueta que pueden servir como el análogo de “marcas de memoria”. Más aún, y aquí viene lo más sorprendente, estas estructuras helicoidales se pueden “reproducir” gracias a la presencia de vórtices de polvo en el plasma. La presencia de las marcas de memoria origina células de convención simétricas a cada lado del mismo. Si una hélice sin marcas se aproxima a estos vórtices se crean bifurcaciones en esta segunda estructura que resultan en la transferencia de información de la primera hélice a la segunda, tal como se muestra en la figura inferior (figura 5 en el artículo de los autores):

Figure 5 - Tsytovich et al., New J. Phys. 9 (2007) 263
Credit: Tsynovitch et al., New J. Phys. 9 (2007) 263

Aunque los autores no exploran en detalle esta circunstancia, aparentemente este tipo de replicación es potencialmente una clonación imperfecta, lo que abre la puerta a evolución. De hecho, sí comentan que puede producirse competición por la “comida” (los flujos de plasma), lo que resultará en la más rápida reproducción de las hélices más eficientes.

El trabajo es sumamente interesante, aunque hay que reseñar en cualquier caso que todo se basa en simulaciones por ordenador. La predicción está ahí en cualquier caso, para ser verificada o rebatida por la observación experimental. El tiempo dará o quitará razones, como pasa siempre en ciencia.

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