Christoph Adami: Encontrando vida que no imaginamos.

Tengo una carrera extraña. Lo sé, porque se acercan mis colegas y dicen: "Chris, tienes una carrera extraña". (Risas) Y lo entiendo, porque comencé mi carrera como físico teórico nuclear. Pensaba en quarks, en gluones, en colisiones de iones pesados, y tenía tan sólo 14 años. No, no tenía 14. Pero después de ello, tuve mi propio laboratorio en el departamento de neurociencia computacional, y no estaba haciendo neurociencia. Después, trabajé en genética evolutiva y en biología de sistemas.

Pero hoy les contaré algo más. Les contaré cómo aprendí algo acerca de la vida. En verdad era científico. No trabajaba en cohetes, pero sí en el Jet Propulsion Laboratory (Laboratorio de Propulsión a Chorro) en la soleada California donde está templado; mientras que ahora estoy en el medio-oeste, y hace frío. Pero fue una experiencia emocionante. Un día un gerente de la NASA entró a mi oficina, se sentó y me dijo: "¿Podría por favor decirnos cómo buscamos vida fuera de la tierra?" Y me sorprendió, porque me habían contratado para trabajar en computación cuántica. Sin embargo, tenía una buena respuesta. Le dije: "No tengo idea". Y él me dijo: "Biomarcadores, necesitamos buscar un biomarcador". Le dije: "¿Qué es eso?" Me dijo: "Es un fenómeno medible que nos permite indicar la presencia de la vida". Dije: "¿En serio? ¿No es así de simple? Digo, hay vida. ¿No se puede aplicar una definición, digamos, una definición como de la Suprema Corte de la -Vida-?"

Pensé un poco y dije: "Bueno, ¿es realmente así de fácil? Porque, sí, si ves algo como esto, entonces, bien, lo llamaré vida... sin duda. Pero aquí hay algo". Y él siguió: "Bien, eso es vida también. Lo sé". Excepto, que si se piensa que la vida está definida también por las cosas que mueren, no tienes suerte con esto, porque eso es de hecho un organismo muy extraño. Crece hasta la etapa adulta y luego pasa por una etapa de Benjamin Button, y regresa y regresa hasta que es como un embrión otra vez, y entonces crece otra vez, regresa y crece, como un yo-yo, y nunca muere. Entonces es, de hecho, vida, pero no lo es como pensaríamos que sería la vida. Y entonces ves algo como esto. Él se quedó como: "Por Dios, ¿qué tipo de forma de vida es esa?" ¿Alguien sabe? De hecho no es vida, es un cristal.

Así que una vez que comienzas a observar cada vez más pequeñas... Esta persona en particular escribió un artículo entero y dijo: "Oye, esas son bacterias". Pero, si no las ves de cerca, ves, de hecho, que es demasiado pequeña para ser algo así. Entonces quedó convencido, pero, de hecho, la mayoría no lo está. Y entonces, por supuesto, la NASA también tenía un gran anuncio. El Presidente Clinton dio una conferencia de prensa, acerca de este descubrimiento increíble de vida en un meteorito de Marte. Hoy en día está en duda. Si toman la lección de todas estas imágenes, entonces se darán cuenta, bueno, tal vez no sea tan fácil. Tal vez se necesita una definición de -vida- para poder hacer ese tipo de distinción.

Entonces, ¿se puede definir la vida? Bueno ¿Cómo hacerlo? Desde luego, vamos a la Enciclopedia Britannica y abrimos en la V. No, por supuesto que no hcemos eso; lo bucamos en Google. Y encontramos algo. Encontraríamos... algo refereido a lo que estamos acostumbrados, lo descartamos. Podría aparecer algo como esto. Dice algo complicado, con muchos conceptos. ¿Quién podría escribir algo tan enredado, complejo y necio? Oh, de hecho es una serie de conceptos muy, muy importantes. Resalto sólo algunas palabras y digo que definiciones como esta no están basadas en los aminoácidos o las hojas ni en nada de lo que estemos acostumbrados, sino solamente en procesos. Y, si observan, esto estaba en un libro que escribí que tiene que ver con vida artificial. Y eso explica por qué el gerente de la NASA estaba en mi oficina, para empezar. Porque la idea era que, con conceptos como este, tal vez podríamos hacer una forma de vida.

Y entonces si se preguntan: "¿Qué es la vida artificial?", haré un resumen vertiginoso de cómo es que salió todo esto. Comienza hace algún tiempo cuando alguien escribió uno de los primeros virus informáticos exitosos. Para quienes no son tan viejos, no tienen idea de cómo funcionaba la infección... es decir, a través de disquetes. Lo interesante de estas infecciones informáticas era que, si se observa la tasa a la que funcionaba la infección, muestran este comportamiento con puntos similar al del virus de la gripe. Y es debido a esta carrera armamentista entre hackers y diseñadores de sistemas operativos que la situación sube y baja. El resultado es como un árbol de la vida de estos virus, una filogenia que se ve tal como el tipo de vida a la que estamos acostumbrados, al menos en el nivel viral.

¿Eso es vida? No lo creo. ¿Por qué? Porque estas cosas no evolucionan por sí mismas. De hecho, hay hackers que las escriben. Pero la idea avanzó rápidamente cuando un científico del Scientific Institute se preguntó: "¿Por qué no intentamos empaquetar estos virus en mundos artificiales dentro de una computadora y los dejamos evolucionar?" Fue Steen Rasmussen, que diseñó este sistema, pero en realidad pero no funcionó porque sus virus se destruían unos a otros constantemente. Pero había otro científico observando, un ecólogo, que se fue a casa diciendo: "Sé cómo arreglarlo". Y escribió The Tierra System, y, en mi libro, es de hecho uno de los primeros sistemas vivientes realmente artificiales... salvo por el hecho de que estos programas no aumentaban su complejidad.

Habiendo visto su trabajo y trabajado un poco en eso, es cuando llego yo y decido crear un sistema con las propiedades necesarias para ver la evolución de la complejidad, problemas más complejos que evolucionan constantemente. Y, desde luego, como no sé escribir código, me ayudaron. Tenía dos estudiantes de pregrado en el California Institute of Technology que trabajaban conmigo. Eran Charles Offria a la izquierda, Titus Brown a la derecha. Ahora son profesores respetables en Michigan State University, pero les puedo asegurar, en aquel entonces, no éramos un equipo respetable. Estoy feliz de que no haya ninguna foto de nosotros tres juntos.

¿Cómo es este sistema? Bueno, no puedo ahondar en los detalles, pero aquí ven parte de sus entrañas. Quiero centrarme en este tipo de estructura poblacional. Aquí hay unos 10.000 programas. Las diferentes cepas tienen diferentes colores. Como pueden ver, hay grupos que crecen sobre otros, porque se están esparciendo. Cuando hay un programa que es mejor para sobrevivir en este mundo, por alguna mutación adquirida, se esparcirá sobre otros y los llevará a la extinción.

Les mostraré una película donde verán ese tipo de dinámica. Estos experimentos comienzan con programas que escribimos nosotros mismos. Escribimos nuestros propios programas, los replicamos, y nos sentimos orgullosos. Los ponemos dentro, y lo que ven inmediatamente es que hay olas y olas de innovación. Por cierto, esto está altamente acelerado, son como mil generaciones por segundo. Pero inmediatamente el sistema dice: "¡Qué código más tonto es este! Se puede mejorar de muchas formas, muy rápidamente". Así que ven olas de nuevos tipos que ocupan el lugar de otros tipos. Esto continúa un rato, hasta que los programas adquieren las cosas principales y entonces se llega a una estabilidad donde el sistema espera, en esencia, un nuevo tipo de innovación, como este, que se esparcirá sobre las innovaciones anteriores y borrará los genes que tenía antes, hasta adquirir un mayor tipo de complejidad. El proceso sigue y sigue.

Por eso vemos que vive de la forma en que estamos acostumbrados a la vida. La gente de la NASA preguntó: "Estos tipos, ¿tienen un biomarcador? ¿Podemos medir este tipo de vida? Porque si podemos, tal vez podamos descubrir vida en otro lugar sin estar sesgados por cosas como los aminoácidos". Les dije: "Bueno, tal vez podríamos construir un biomarcador basado en la vida como un proceso universal. De hecho, tal vez debería usar los conceptos que desarrollé para, de alguna forma, capturar lo que serían sistemas vivientes simples".

Y propuse... Tengo que presentar la idea primero, quizá sería un detector de significado, en vez de ser un detector de vida. Y la forma en que lo hacemos... Me gustaría saber distinguir el texto escrito por un millón de monos, del texto que está en los libros. Y me gustaría hacerlo de forma tal de no tener que leer el lenguaje porque sé que no podré. Sólo sé que hay algún tipo de alfabeto y una gráfica de frecuencias de la presencia de cada una de las 26 letras del alfabeto en un texto escrito por monos al azar. Obviamente, cada una de las letras resulta casi igual de frecuente.

Pero si vemos la misma distribución en un texto en inglés, se parece a esto. Es muy consistente en textos en inglés. Y si vemos un texto en francés, se ve un poco distinto. o en italiano, o en alemán. Todos tienen su propia frecuencia de distribución de letras, pero es robusto. No importa si se escribe de política o ciencia. no importa si es un poema o un texto matemático. Es una señal robusta, y muy estable. Mientras los libros estén escritos en inglés, porque las personas los re-escriben y copian, estará ahí.

Eso me inspiró a pensar, bueno, qué tal si usamos esta idea no para diferenciar textos al azar de textos con significado, sino para detectar que hay significado en las biomoléculas que conforman la vida. Primero tengo que preguntar: ¿cuáles son estos bloques de construcción, como el alfabeto? Bueno, resulta, que tenemos diferentes alternativas para estos bloques de construcción. Podríamos usar aminoácidos, podríamos usar ácidos nucleicos, ácidos carboxílicos, ácidos grasos. La química es muy rica y nuestros cuerpos la usan mucho.

Para probar esta idea primero observamos los aminoácidos y algunos ácidos carboxílicos. Y he aquí el resultado. Esto es lo que se obtiene si, por ejemplo, vemos la distribución de aminoácidos en un cometa o en el espacio interestelar o, de hecho, en un laboratorio, donde aseguramos que en la sopa primigenia no haya nada viviente. Principalmente encontramos glicina y alanina y algunos elementos traza de otros (aminoácidos). Eso también es muy robusto... se encuentra en sistemas similares a la Tierra en los que hay aminoácidos, pero no hay vida.

Pero supongamos que escarbamos en la tierra y lo ponemos en estos espectómetros, porque hay bacterias por todas partes; o tomamos agua en cualquier lugar de la Tierra, porque está repleta de vida, y hacemos el mismo análisis; el espectro se ve completamente diferente. Desde luego, hay glicina y alanina todavía, pero de hecho, son elementos pesados, aminoácidos pesados, que se producen porque son valiosos para el organismo. Y algunos otros que no se usan en el grupo de 20, no aparecerán en ningún tipo de concentración. Así que esto resulta ser muy robusto. No importa qué tipo de sedimento se muela, ya sea bacteria o cualquier planta o animal. Siempre que haya vida, existirá esta distribución, a diferencia de esta. Y es detectable no sólo en aminoácidos.

Ahora podrían preguntarse: ¿Qué son los avidianos? Los avidianos son los habitantes de este mundo computacional donde se replican felizmente y aumentan su complejidad. Esta es la distribución que se obtiene si, de hecho, no hay vida". Hay cerca de 28 instrucciones. Y si tienen un sistema donde se reemplazan unas por otras es como tener monos que escriben en un teclado. Cada una de estas instrucciones aparece con casi la misma frecuencia. Pero si se toma un grupo de tipos replicantes como en el video que vieron, se ve así. Hay instrucciones muy valiosas para estos organismos, y su frecuencia será alta. Hay otras instrucciones que se usan una sola vez, si acaso. Así que o son venenosas o deberían usarse poco menos que aleatoriamente. En este caso, la frecuencia es baja. Y ahora podemos ver, ¿es realmente una señal robusta? Les puedo decir que sí lo es, porque este tipo de espectro, tal como lo han visto en los libros, y justo como lo vieron en los aminoácidos, no importa cómo cambie el ambiente, es muy robusto; reflejará el ambiente.

Les mostraré ahora un pequeño experimento que hicimos. Tengo que explicarles, la parte superior de esta gráfica muestra la distribución de frecuencias de la que hablé. Aquí, de hecho, es el ambiente sin vida donde ocurre cada instrucción con igual frecuencia. Y aquí abajo, les muestro la tasa de mutación en el ambiente. Comienzo esto en una tasa de mutación que es tan alta que, aún si tiramos un programa replicante que crecería felizmente en otras condiciones hasta llenar todo el mundo, si lo tiramos ahí, muta a muerte de inmediato. Así que no hay posibilidad de vida en ese tipo de tasa de mutación. Pero entonces voy a bajar la temperatura, por así decirlo, y está este umbral de viabilidad donde ahora sería posible que sobreviva un replicador. Y, de hecho, echaremos a estos tipos a esta sopa todo el tiempo.

Veamos cómo se ve. Primero, nada, nada, nada. Muy caliente, muy caliente. Ahora alcanzan el umbral de viabilidad, y la distribución de frecuencias cambia drásticamente y, de hecho, se estabiliza. Y ahora lo que hice fue, estaba siendo grosero, subí la temperatura más y más. Y por supuesto, alcanzó el umbral de viabilidad. Se los mostraré de nuevo porque se ve bien. Alcanzan el umbral de viabilidad. La distribución cambia a "vivientes" y entonces, ya que alcanzan el umbral donde la tasa de mutación es tan alta que no pueden auto-replicarse, no pueden copiar la información hacia sus descendientes sin cometer tantos errores que la habilidad de replicarse se desvanece. Y entonces se pierde el marcador.

¿Qué aprendimos de esto? Bueno, creo que aprendimos varias cosas. Una de ellas es que si somos capaces de pensar en la vida en términos abstractos... y no estamos hablando de cosas como las plantas; y no estamos hablando de aminoácidos, y no hablamos de bacterias, sino que pensamos en términos de procesos... entonces podemos empezar a pensar en la vida, no como algo que es especial de la Tierra, sino que podría existir en cualquier lugar. Porque sólo tiene que ver con este concepto de información, de almacenar información en sustratos físicos... cualquier cosa: bits, ácidos nucleicos, cualquier cosa que sea un alfabeto, y asegurarse de que haya algún proceso para almacenar información por más tiempo del esperado por las escalas de tiempo del deterioro de la información. Y, si pueden hacerlo, entonces tienen vida.

Así que lo primero que aprendimos es que es posible definir la vida sólo en términos de procesos, sin referirnos para nada al tipo de cosas que apreciamos, como tipo de vida en la Tierra. Y que de alguna forma nos quita del centro, como todos nuestros descubrimientos científicos, o la mayoría, -de este continuo destronamiento del hombre- de pensar que somos especiales porque estamos vivos. Bueno podemos hacer vida. Podemos hacer vida en una computadora. Cierto, es limitada, pero hemos aprendido lo que hace falta para construirla realmente. Y una vez que tenemos eso, entonces ya no es tarea difícil decir, si entendemos los procesos fundamentales que no se refieren a ningún sustrato particular, entonces podemos salir e intentarlo en otros mundos; deducir qué tipo de alfabeto químico podría haber ahí, conocer bien la química normal, la geoquímica del planeta, para que sepamos cómo se ve esta distribución en ausencia de vida, y entonces buscar desviaciones más grandes a partir de ello; esto que sobresale y dice: "Este químico no debería estar ahí". Ahora no sabemos que hay vida, pero podríamos decir: "Bueno, al menos veré con precisión este compuesto químico y veré de dónde viene". Y esa sería nuestra oportunidad de descubrir vida en realidad cuando no la podemos ver.

Y ese es el único mensaje para llevarse a casa que tengo para Uds. La vida puede ser menos misteriosa de lo que imaginamos cuando intentamos pensar cómo sería en otros planetas. Y si quitamos el misterio de la vida creo que es más fácil pensar cómo vivimos y que tal vez no somos tan especiales como siempre pensamos. Los dejaré con eso.

Muchas gracias.

(Aplausos)