El secreto de la resiliencia: lo que la física nos enseña sobre la vida eterna del ADN

La física ha avanzado enormemente en los últimos siglos, proporcionando explicaciones sobre los fenómenos más fundamentales que rigen nuestro universo. Sin embargo, como señala Chiara Marletto en su obra La ciencia de lo posible: Física de los mundos alternativos, publicada por Pinolia, hay aspectos cruciales que han sido ignorados hasta ahora. Estos no están relacionados con lo que es, sino con lo que podría ser. Este enfoque, basado en el estudio de los contrafactuales, abre la puerta a una nueva forma de entender las leyes del universo y de abordar los grandes problemas científicos y tecnológicos de nuestra era.

Los contrafactuales, esas leyes que no describen lo real sino lo que podría haber sucedido bajo diferentes circunstancias, son clave para la comprensión de fenómenos que han permanecido inexplorados. Desde un punto de vista práctico, esta perspectiva no solo amplía el campo de la física teórica, sino que también ofrece herramientas concretas para enfrentar desafíos del futuro, como el desarrollo de la próxima generación de ordenadores cuánticos y la inteligencia artificial. Marletto propone que al estudiar las posibilidades, podemos diseñar tecnologías que aprovechen al máximo el potencial del universo, más allá de las limitaciones actuales.

Una de las ideas más innovadoras de La ciencia de lo posible es la teoría del constructor, un marco teórico que busca generalizar la teoría cuántica de la información. En su investigación, Marletto muestra cómo las leyes de lo posible e imposible no solo son compatibles con las leyes de la física clásica, sino que pueden complementarlas, abriendo nuevas vías de experimentación y comprensión. Esta teoría, que ha comenzado a ganar tracción en la comunidad científica, sugiere que podríamos estar a las puertas de una nueva era en la física fundamental, donde el estudio de lo contrafactual sea tan relevante como el estudio de lo observable.

A continuación, te ofrecemos un extracto del primer capítulo del libro en exclusiva.

Tal materia de la que están hechos los sueños

La mayoría de las cosas de nuestro universo son impermanentes. Las rocas se desgastan inexorablemente; las páginas de los libros se rompen y amarillean; los seres vivos —desde las bacterias a los elefantes, pasando por los humanos— envejecen y mueren. Las excepciones notables son los componentes elementales de la materia, como los electrones, los cuarks y otras partículas fundamentales. Aunque los sistemas que constituyen cambian, los constituyentes elementales permanecen inalterados. Las leyes de la física son las únicas responsables tanto de la permanencia como de la impermanencia. Imponen restricciones formidables a todo lo que existe en nuestro universo: a todo lo que ha ocurrido hasta ahora y a todo lo que ocurrirá en el futuro. 

Las leyes de la física decretan cómo se mueven los planetas en sus órbitas; gobiernan la expansión del universo, las corrientes eléctricas en nuestros cerebros y en nuestros ordenadores; también controlan el funcionamiento interno de una bacteria o un virus; las nubes en el cielo; las olas en el océano; la roca fluida y fundida en el interior resplandeciente de nuestro planeta. Su dominio se extiende incluso más allá de lo que ocurre realmente en el universo para abarcar lo que puede y no puede hacerse que ocurra. Lo que las leyes de la física prohíben no puede producirse, por mucho que se intente. No se puede construir ninguna máquina que haga que una partícula vaya más rápido que la velocidad de la luz, por ejemplo. Como ya he dicho, tampoco se puede construir una máquina de movimiento perpetuo que cree energía a partir de la nada, porque las leyes de la física dicen que la energía total del universo se conserva. 

Las leyes de la física son la principal explicación de esa tendencia natural de las cosas a ser impermanentes. La razón de la impermanencia es que las leyes de la física no son especialmente adecuadas para preservar cosas que no sean componentes elementales. Se aplican a los constituyentes primitivos de la materia, sin estar especialmente elaboradas, o diseñadas, para preservar ciertos agregados especiales de ellos. Los electrones y los protones se atraen, es una interacción fundamental; este simple hecho es la base de la compleja química de nuestro cuerpo, pero no se encuentra ningún rastro de esa complejidad en las leyes de la física. Las leyes de la física, como las de nuestro universo, que no están especialmente diseñadas, o adaptadas, para preservar nada en particular, aparte de esa materia elemental, las llamaré leyes sin diseño. Bajo las leyes sin diseño, los agregados complejos de átomos, como las rocas, son modificados constantemente por sus interacciones con su entorno, causando pequeños cambios continuos en su estructura.

Desde el punto de vista de la conservación de la estructura, la mayoría de estas interacciones introducen errores, en forma de pequeños fallos, que hacen que cualquier estructura compleja se corrompa con el tiempo. A menos que algo intervenga para evitar y corregir esos errores, la estructura acabará desvaneciéndose o colapsándose. Cuanto más complejo y diferente de lo elemental sea un sistema, más difícil será contrarrestar los errores y mantenerlo en pie. Pensemos en la antigua práctica de conservar manuscritos copiándolos a mano. Cuanto más largo y complejo es el manuscrito, mayor es la probabilidad de que se cometa algún error al copiarlo y más difícil es para el que escriba contrarrestar los errores, por ejemplo, comprobando dos veces cada palabra después de haberla escrito. 

Dado que las leyes de la física son las de «sin diseño», la capacidad de un sistema para mantenerse en la existencia (en un entorno por lo demás cambiante) es una propiedad rara y digna de mención en nuestro universo. Como es tan importante, le daré un nombre: resiliencia. 

Que la resiliencia es difícil de conseguir se ha considerado durante mucho tiempo un cruel hecho de la naturaleza, sobre el que muchos poetas y escritores han expresado su resignada decepción.

Ahora bien, esas líneas tienen una forma y un ritmo tan deliciosos que, en una primera lectura, algo importante puede pasar desapercibido. Solo presentan una visión estrecha y unilateral de la realidad, que olvida hechos fundamentales sobre ella. Si tenemos en cuenta estos otros hechos, veremos que el tono pesimista de Próspero y su conclusión están fuera de lugar. Pero esos hechos no son evidentes a primera vista. Para verlos, necesitamos contemplar algo más que lo que ocurre espontáneamente en nuestro universo (como la impermanencia, la resistencia ocasional, los planetas y las torres cubiertas de nubes de nuestras ciudades). Tendremos que considerar lo que puede, y no puede, hacerse que ocurra: los contrafácticos, que también, como he dicho, son decididos en última instancia por las leyes de la física. 

El elemento más importante que el discurso de Próspero pasa por alto es que, incluso con leyes no diseñadas para ello, se puede lograr la resiliencia. No hay garantía de que se consiga, ya que las leyes no están diseñadas para ello, pero se puede conseguir porque las leyes de la física no lo prohíben. Una forma inmediata de ver esto es mirar a nuestro alrededor con un poco más de atención de lo que era posible en la época de Shakespeare. Efectivamente, hay entidades que son resistentes hasta cierto punto; y lo que es aún más importante, algunas son más resistentes que otras. Algunas mucho más. No se trata, en contra de lo que sugieren los proverbios y la sabiduría convencional, de rocas y piedras, sino de entidades vivas.

Los seres vivos en general destacan por tener una capacidad de resistencia mucho mayor que cosas como las rocas. Un animal herido a menudo puede repararse a sí mismo, mientras que una roca no; un animal individual acabará muriendo, pero su especie puede sobrevivir mucho más tiempo que una roca. 

Los seres vivos en general destacan por tener una capacidad de resistencia mucho mayor que cosas como las rocas

Pensemos, por ejemplo, en las bacterias. Han permanecido prácticamente inalteradas en la Tierra durante más de 3000 millones de años (¡a la vez que evolucionaban!). Más concretamente, lo que ha permanecido casi inalterado son algunas de las secuencias particulares de instrucciones que codifican cómo generar una bacteria a partir de componentes elementales, que están presentes en cada célula bacteriana: una receta. Esa receta está plasmada en una molécula de ADN, que es la parte central de cualquier célula. Se trata de una cadena de sustancias químicas de cuatro tipos diferentes. La cadena funciona exactamente igual que una larga secuencia de palabras compuesta por un alfabeto de cuatro letras: cada palabra corresponde aproximadamente a una instrucción de la receta. Los biólogos denominan «genes» a los grupos de estas instrucciones elementales. 

Es la estructura particular, o patrón, del ADN bacteriano la que ha permanecido prácticamente igual durante tanto tiempo. En cambio, durante el mismo periodo, la disposición y la estructura de las rocas de la Tierra han cambiado profundamente; continentes enteros se han reorganizado debido a los movimientos internos que tienen lugar bajo la corteza terrestre. Supongamos que unos extraterrestres hubieran aterrizado en la Tierra a principios de la prehistoria, hubieran recogido ADN de ciertos organismos (digamos, algas verdeazuladas) y también hubieran tomado una fotografía de nuestro planeta desde el espacio; y que regresaran ahora para hacer lo mismo. En las imágenes del planeta, todo habría cambiado. La propia disposición de los continentes y los océanos sería completamente distinta. Pero la estructura del ADN de esos organismos sería casi la misma. Así que, después de todo, ciertas cosas de nuestro universo, como las recetas codificadas en el ADN, pueden alcanzar un grado de resistencia bastante notable. 

El otro elemento que el discurso de Próspero pasa por alto es que las entidades vivas pueden operar sobre el medio ambiente, transformarlo y (lo que es crucial) conservar la capacidad de hacerlo una y otra vez, dejando tras de sí mucho más que «un estante». La Tierra aún conserva los signos de la actividad bacteriana de hace mil millones de años (por ejemplo, en forma de carbono fósil). Las plantas han provocado un cambio drástico en la composición de la atmósfera al liberar oxígeno gaseoso como efecto secundario de la conversión de la luz solar en energía química mediante la fotosíntesis. Los seres humanos también son capaces de transformar el medio ambiente en un amplio abanico de condiciones. En contra de la opinión de Próspero, los palacios, templos y torres cubiertas de nubes pueden resistir porque son producto de la civilización. Los humanos pueden restaurarlos siguiendo un modelo —o, mejor dicho, una receta— de cómo se construyeron inicialmente, lo que garantiza que perdurarán mucho más que los materiales que los componen. En principio, una impresora 3D que dispusiera de esa receta podría reconstruir desde cero cualquier palacio antiguo que estuviera completamente destruido. 

Puede que la duración de la vida humana siga siendo limitada, pero la tecnología ya la ha prolongado mucho más que la de nuestros antepasados. Al modificar el entorno natural, la civilización humana mejora y crece tímidamente. Ahora tenemos los conocimientos necesarios para fabricar casas calientes (o refrigeradas), medicamentos potentes, medios de transporte eficaces en la Tierra e incluso en el espacio, y herramientas para ahorrarnos trabajo, alargar nuestra vida y hacerla más agradable. Tenemos obras majestuosas de arte y literatura, música y ciencia. Esas mismas palabras del discurso de Próspero son un ejemplo de nuestro patrimonio literario, y por eso han sobrevivido, junto con otros innumerables y maravillosos productos de la actividad intelectual humana. Así pues, en lugar de desvanecerse, este espectáculo que hemos montado y que nos sostiene lleva siglos en marcha. El resto del espectáculo de la vida en la Tierra ha durado aún más, miles de millones de años. Por supuesto, la resistencia de nuestra civilización se ve constantemente amenazada por graves problemas que surgen cuando intentamos avanzar. Algunos de ellos, como el calentamiento global y las pandemias de rápida propagación, son de hecho un subproducto del propio progreso que he descrito. Estos problemas plantean retos considerables y podrían acabar fácilmente con varios aspectos de los progresos que hemos realizado. 

Pero el punto en el que me gustaría centrarme aquí es el siguiente: es posible tomar medidas para resolver esos problemas, por graves que parezcan, y las leyes de la física no prohíben una mejora aún mayor. No garantizan la mejora o la resolución, pero tampoco la prohíben. Tanto la capacidad de recuperación como un mayor progreso, abordando problemas como la crisis climática, son posibles. Las leyes de la física, expresadas como contrafactuales, ofrecen una oportunidad de mejora. Al contemplar lo que es posible en el universo, además de lo que ocurre, tenemos una imagen mucho más completa del mundo físico. La sombría conclusión de Próspero es, por tanto, parcial y profundamente equivocada. No era más que una pesadilla irreal.