Como continuación del post anterior, me quedé con ganas de expresar mi opinión sobre un asunto que me concierne, por haber trabajado desde hace mucho tiempo sobre el tema: la teoría del estado de equilibrio aplicado al conocimiento de los seres vivos

En mi post de hace más de una década CONDUCTA.- P1C2-2- Sistemas En Equilibrio MOD, definía el estado de los seres vivos como el de sistemas en equilibrio.

Se dice que en un sistema se alcanza EL EQUILIBRIO «cuando tienen lugar en él reacciones o transformaciones en sentidos opuestos, a la misma velocidad, dando al sistema la apariencia macroscópica (externa) de estabilidad y permanencia, a pesar de que los reactivos se transforman en productos y viceversa, a nivel molecular (interno)»
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En los seres vivos tiene lugar, por una parte un proceso llamado ASIMILACIÓN, mediante el cual toman materia del ambiente para incorporarla a su cuerpo, y por otra parte, y simultáneamente, un proceso llamado DESASIMILACION mediante el cual, materia que forma parte de su cuerpo pasa al ambiente. Ambos procesos en conjunto reciben el nombre de METABOLISMO.

Cometía yo, aunque entonces no era consciente, un pequeño error ‘técnico’ (que no afecta a las conclusiones que presentaba en el post), asumiendo que el metabolismo era prácticamente reversible. Pero la desasimilación o catabolismo, se traduce en desechos (orina, sudor, otras secreciones y heces). Estos no forman generalmente parte de alimentos (orgánicos, inorgánicos y agua) incorporados en la asimilación o anabolismo, por lo que no es del todo correcto considerar que el catabolismo es la operación exactamente inversa del anabolismo en el proceso global del metabolismo (conjunto de ambos, asimilación y desasimilación). En realidad ambas reacciones contrapuestas en sentido, actúan logrando el mismo fin de mantener la masa del ser vivo prácticamente estable mediante dos flujos contrapuestos de igual magnitud que se mantienen espontáneamente, por lo que son estables.

Alimentos y desechos están ambos en el exterior de los seres vivos. La asimilación o anabolismo (A) en la figura tomada de otro post anterior («Susie Q». Un poema vale más que mil ecuaciones) contribuye a construir y reparar el organismo y la desasimilación o catabolismo (C) a eliminar las partes que se desechan al medio ambiente (y por tanto son dos reacciones contrapuestas, como ocurre en los sistemas en equilibrio). Asumimos que los desechos no sirven como alimentos. Lo que hace continuamente el ser vivo por tanto es tomar materia y energía del ambiente (A+B) y simultáneamente ceder materia y energía al ambiente (C+D), manteniendo en periodos cortos de tiempo la misma estructura y masa a unas velocidades caracterizadas por un valor constante K. Pero los alimentos y los desechos no son exactamente la misma materia ni la misma energía. Sin embargo, la conclusión del artificio lógico empleado que es justificar o explicar porqué los seres vivos consiguen estabilidad en su relación con el ambiente, considerados como si fueran sistemas en equilibrio, invocando el Principio de Le Chatelier, funciona igual que si el sistema estuviera en un verdadero equilibrio (podemos calificar el fenómeno como pseudo-equilibrio). Gracias a que el estado del ser vivo como tal se ha conseguido espontáneamente y es estable, sin duda tiene una energía global menor que la que tendrían sus componentes sin dicho estado y tendería a descomponerse, cosa que gracias a estar vivo no lo hace y mantiene sus procesios vitales una cierta extensión de tiempo.

La idea primera que se nos queda cuando observamos la naturaleza es considerar que «los seres vivos son seres estructurados y complejos» que surgen curiosamente en un entorno en el que la tendencia general es la de aumentar el desorden y la entropía. Esto, que parece una paradoja, queda resuelto por el hecho de que un ser vivo longevo, en particular si es un animal omnívoro, ha podido acabar con la vida de otros muchos seres vivos a lo largo de su existencia, simplemente para sobrevivir, o sea que un incremento de la complejidad se ha tenido que hacer a costa de muchas disminuciones de la misma y de un considerable aporte de energía. Así una vida cuesta muchas. ¿Cuántos pollos, sardinas o huevos nos comemos al año?

Los seres vivos incorporan en su cuerpo materia estructurada, frecuentemente parte o todo el cuerpo de otros seres vivos (así viven las bacterias, los animales, los hongos –heterótrofos-) y energía libre (las plantas –autotrofos-) para crear materia estructurada a partir de la que encuentran en el medio. Con ello mantienen y hacen crecer su propia estructura, lanzando al exterior sus desechos que son materia con menos estructura (los heterótrofos) o menos energía libre (los autotrofos) que la recibida y creada, o una combinación de ambas. O sea: los seres vivos en su actividad aumentan -mucho- el desorden, y por tanto la entropía, del ambiente. No solo eso sino que esos procesos están catalizados por los propios seres vivos, lo cual aumenta el ritmo de degradación natural que se produciría en su ausencia. Autores como Kauffman, acerca del que escribí un post anterior, Existe vida inteligente: Stuart Kauffman y su metabolismo autocatalítico, consideran que la vida surge como un fenómeno emergente en organismos autocatalíticos.

Aunque escatológico puede ser válido el ejemplo imaginario o experimento mental consistente en tomar un cadáver animal reciente y eliminarle todos los microorganismos que pueda contener (esterilizarlo de bacterias, parásitos, etc). Si además lo aisláramos sin oxígeno y evitáramos que se escapara su humedad, encerrándolo en una ‘burbuja’ al amparo de la luz, el resultado tendría que ser que no se descompondría. No se produciría un rápido deterioro de su estructura. Sin embargo sabemos que bastarían unas pocas horas para que, sin tomar todas esas medidas, los microorganismos y parásitos que contienen de forma natural los cuerpos de cualquier animal, acabaran con su estabilidad, descomponiéndolo, rápidamente. En contraste con que el cuerpo vivo se mantenía en un buen estado por sus propios mecanismos de inmunidad, durante su vida, ahora espontáneamente, otros (muchos) seres vivos, microorganismos que ya no se mantendrían a raya por el sistema inmunoilógico, catalizarían su rápida descomposición en sustancias más elementales. La vida da estabilidad a la estructura que la sustenta y la muerte supone una aceleración de la degradación, con ayuda de los microorganismos vivos contenidos en el cadaver.

La fuente de la estabilidad y permanencia de los seres vivos, que los distingue de su ambiente, puede que tengamos que atribuirla a que, al mismo tiempo que la vida aumenta su estabilidad, los seres vivos aceleran el proceso de degradación de su entorno, catalizando su aumento de entropía, en mayor medida que la estabilidad que les proporciona su estado de pseudo-equilibrio. Los heterótrofos produciendo desechos materiales simples y los autotrofos disipando la energía libre que procesan, ambos para mantener su metabolismo.

Conclusiones

• La mayor complejidad de la naturaleza de los seres vivos que la del medio en su entorno no contradice las leyes de la Termodinámica. Su segundo principio, que nos afirma que en un sistema abandonado a su suerte, siempre aumentará su desorden o lo que es su medida, el aumento de la entropía, se cumple si consideramos el conjunto formado por los seres vivos y su entorno. Entropía que no deja de crecer desde el principio de los tiempos, acelerada precisamente por la acción catalizadora del proceso de degradación producido por los seres vivos. La estabilidad de los seres vivos se explica por sus propiedades autocatalíticas de las reacciones en que participan.
• Otra conclusión no menos importante respecto al controvertido asunto del CO2 en la atmósfera es que, sin CO2 no habría plantas, ni se produciría Oxígeno, por lo que la vida en la Tierra no habría existido como la conocemos. Del modelo presentado se deduce que el CO2 es parte esencial del ecosistema y las acciones reduciendo su concentración en la atmósfera, pueden provocar carencias, que afectarían gravemente a nuestra propia supervivencia. El ciclo del CO2 y del Oxígeno es el mismo ciclo, autorregulado precisamente por su uso en la materia vegetal que cubre la Tierra. Más CO2 significa más plantas vivas y más recursos para alimentar el reino animal al que pertenecemos.