La vida

Vida es una cualidad que distingue la materia que tiene procesos biológicos, como los procesos de señalización y autosostenimiento, de la que no los tiene, y se define por la capacidad de crecimiento, reacción a estímulos, metabolismo, transformación de energía y reproducción. Existen varias formas de vida, como plantas, animales, hongos, protistas, arqueas y bacterias. La biología es la ciencia que estudia la vida.

El gen es la unidad de la herencia, mientras que la célula es la unidad estructural y funcional de la vida. Hay dos tipos de células, procariotas y eucariotas, las cuales consisten en citoplasma encerrado dentro de una membrana y contienen muchas biomoléculas como proteínas y ácidos nucleicos. Las células se reproducen a través de un proceso de división celular, en el que la célula madre se divide en dos o más células hijas y pasa sus genes a una nueva generación, a veces produciendo una variación genética.

Generalmente se piensa que los organismos, o las entidades individuales de la vida, son sistemas abiertos que mantienen la homeostasis, están compuestos de células, tienen un ciclo de vida, se metabolizan, pueden crecer, adaptarse a su entorno, responder a estímulos, reproducirse y evolucionar a lo largo de múltiples generaciones Otras definiciones a veces incluyen formas de vida no celulares como virus y viroides, pero generalmente se excluyen porque no funcionan por sí mismas; más bien, explotan los procesos biológicos de los huéspedes.

La abiogénesis, también conocida como el origen de la vida, es el proceso natural de la vida que surge de la materia no viva, como los compuestos orgánicos simples. Desde sus inicios primordiales, la vida en la Tierra ha cambiado su entorno en una escala de tiempo geológico, pero también se ha adaptado para sobrevivir en la mayoría de los ecosistemas y condiciones. Las nuevas formas de vida han evolucionado a partir de ancestros comunes a través de la variación hereditaria y la selección natural, y hoy en día, las estimaciones del número de especies distintas oscilan entre 3 millones y más de 100 millones.

La muerte es la terminación permanente de todos los procesos biológicos que sustentan a un organismo y, como tal, es el fin de su vida. Extinción es el término que describe la extinción de un grupo o taxón, generalmente una especie. Los fósiles son los restos preservados o rastros de organismos.

Definiciones

La definición de vida ha sido durante mucho tiempo un desafío para científicos y filósofos. Esto se debe en parte a que la vida es un proceso, no una sustancia. Esto se complica por la falta de conocimiento de las características de las entidades vivientes, si las hay, que pueden haberse desarrollado fuera de la Tierra. También se han propuesto definiciones filosóficas de la vida, con dificultades similares sobre cómo distinguir los seres vivos de los no vivos. Las definiciones legales de la vida también se han descrito y debatido, aunque generalmente se centran en la decisión de declarar a un ser humano muerto y las ramificaciones legales de esta decisión. Se han compilado hasta 123 definiciones de vida.

Biología

Dado que no existe una definición inequívoca de la vida, la mayoría de las definiciones actuales en biología son descriptivas. La vida se considera una característica de algo que preserva, promueve o refuerza su existencia en el entorno dado. Esta característica exhibe todos o la mayoría de los siguientes rasgos:

1. Homeostasis: regulación del ambiente interno para mantener un estado constante; por ejemplo, sudoración para reducir la temperatura
2. Organización: estar estructuralmente compuesta de una o más células – las unidades básicas de la vida
3. Metabolismo: transformación de la energía convirtiendo químicos y energía en componentes celulares (anabolismo) y descomposición de materia orgánica (catabolismo). Las cosas vivientes requieren energía para mantener la organización interna (homeostasis) y producir los otros fenómenos asociados con la vida.
4. Crecimiento: mantenimiento de una mayor tasa de anabolismo que el catabolismo. Un organismo creciente aumenta en tamaño en todas sus partes, en lugar de simplemente acumular materia.
5. Adaptación: el proceso evolutivo por el cual un organismo se vuelve más capaz de vivir en su hábitat o hábitat.
6. Respuesta a los estímulos: una respuesta puede tomar muchas formas, desde la contracción de un organismo unicellular a los químicos externos, hasta reacciones complejas que involucran todos los sentidos de los organismos multicelulares. Una respuesta se expresa a menudo por movimiento; por ejemplo, las hojas de una planta girando hacia el sol (fototropismo), y la quimiotaxis.
7. Reproducción: la capacidad de producir nuevos organismos individuales, ya sea asexualmente de un solo organismo padre o sexualmente de dos organismos padres.

Estos procesos complejos, llamados funciones fisiológicas, tienen bases físicas y químicas subyacentes, así como mecanismos de señalización y control que son esenciales para mantener la vida.

Definiciones alternativas

Desde una perspectiva física, los seres vivos son sistemas termodinámicos con una estructura molecular organizada que puede reproducirse y evolucionar según lo dicte la supervivencia. Termodinámicamente, la vida se ha descrito como un sistema abierto que hace uso de gradientes en su entorno para crear copias imperfectas de sí mismo. Otra forma de expresar esto es definir la vida como 'un sistema químico autosostenido capaz de sufrir una evolución darwiniana', una definición adoptada por un comité de la NASA que intenta definir la vida con fines de exobiología, basada en una sugerencia de Carl Sagan. Sin embargo, esta definición ha sido ampliamente criticada porque, según ella, un solo individuo que se reproduce sexualmente no está vivo, ya que es incapaz de evolucionar por sí mismo. La razón de esta falla potencial es que la 'definición de la NASA' se refiere a la vida como un fenómeno, no como un individuo vivo, lo que la hace incompleta. Se han propuesto definiciones alternativas basadas en la noción de la vida como un fenómeno y un individuo vivo como un continuo de una información automantenible, y un elemento distinto de este continuo, respectivamente. Una de las principales fortalezas de este enfoque es que define la vida en términos de matemáticas y física, evitando el vocabulario biológico, lo que inevitablemente conduce a la pleonasticidad.

Según la teoría de la información automantenible, las entidades se dan gradualmente más estado vivo, con la capacidad de evolucionar y mantener la diferencia.

Otros adoptan un punto de vista sistémico que no depende necesariamente de la química molecular. Una definición sistémica de la vida es que los seres vivos se organizan a sí mismos y son autopoiéticos (autoproductores). Las variaciones de esta definición incluyen la definición de Stuart Kauffman como un agente autónomo o un sistema multiagente capaz de reproducirse a sí mismo y de completar al menos un ciclo de trabajo termodinámico. Esta definición se amplía con la aparición de funciones novedosas a lo largo del tiempo.

Virus

Adenovirus como se ve bajo un microscopio electrónico

Es controvertido si los virus deben considerarse vivos o no. Con mayor frecuencia se los considera simplemente replicadores de codificación de genes en lugar de formas de vida. Han sido descritos como "organismos al borde de la vida" porque poseen genes, evolucionan por selección natural y se replican haciendo múltiples copias de sí mismos a través del autoensamblaje. Sin embargo, los virus no se metabolizan y requieren una célula huésped para fabricar nuevos productos. El autoensamblaje de virus dentro de las células huésped tiene implicaciones para el estudio del origen de la vida, ya que puede respaldar la hipótesis de que la vida podría haber comenzado como moléculas orgánicas autoensambladas.

Biofísica

Para reflejar los fenómenos mínimos necesarios, se han propuesto otras definiciones biológicas de la vida, muchas de las cuales se basan en sistemas químicos. Los biofísicos han comentado que los seres vivos funcionan con entropía negativa. En otras palabras, los procesos vivos pueden verse como un retraso de la difusión o dispersión espontánea de la energía interna de las moléculas biológicas hacia microestados más potenciales. Más detalladamente, según físicos como John Bernal, Erwin Schrödinger, Eugene Wigner y John Avery, la vida es miembro de la clase de fenómenos que son sistemas abiertos o continuos capaces de disminuir su entropía interna a expensas de sustancias o libre energía tomada del medio ambiente y posteriormente rechazada en forma degradada. El surgimiento y la creciente popularidad de la biomimética o biomimética (el diseño y la producción de materiales, estructuras y sistemas que se modelan en entidades y procesos biológicos) probablemente redefinirá el límite entre la vida natural y la artificial.

Teorías de los sistemas vivos

Los sistemas vivos son seres vivos abiertos y autoorganizados que interactúan con su entorno. Estos sistemas se mantienen mediante flujos de información, energía y materia.

Definición de vida celular según Budisa, Kubyshkin y Schmidt

Budisa, Kubyshkin y Schmidt definieron la vida celular como una unidad organizativa que descansa sobre cuatro pilares/piedras angulares: (i) energía, (ii) metabolismo, (iii) información y (iv) forma. Este sistema es capaz de regular y controlar el metabolismo y el suministro de energía y contiene al menos un subsistema que funciona como portador de información (información genética). Las células como unidades autosuficientes son partes de diferentes poblaciones que están involucradas en el proceso abierto unidireccional e irreversible conocido como evolución.

Algunos científicos han propuesto en las últimas décadas que se requiere una teoría general de los sistemas vivos para explicar la naturaleza de la vida. Tal teoría general surgiría de las ciencias ecológicas y biológicas e intentaría mapear los principios generales de cómo funcionan todos los sistemas vivos. En lugar de examinar los fenómenos intentando dividir las cosas en componentes, una teoría general de los sistemas vivos explora los fenómenos en términos de patrones dinámicos de las relaciones de los organismos con su entorno.

Hipótesis de Gaia

La idea de que la Tierra está viva se encuentra en la filosofía y la religión, pero la primera discusión científica al respecto fue del científico escocés James Hutton. En 1785, afirmó que la Tierra era un superorganismo y que su estudio adecuado debería ser la fisiología. Hutton es considerado el padre de la geología, pero su idea de una Tierra viva fue olvidada en el intenso reduccionismo del siglo XIX. La hipótesis de Gaia, propuesta en la década de 1960 por el científico James Lovelock, sugiere que la vida en la Tierra funciona como un solo organismo que define y mantiene las condiciones ambientales necesarias para su supervivencia. Esta hipótesis sirvió como uno de los cimientos de la ciencia moderna del sistema terrestre.

La vida como información automantenible

Todas las entidades vivientes poseen información genética que se mantiene mediante procesos llamados acciones cis. La acción cis es cualquier acción que tiene un impacto en el iniciador, y en los sistemas químicos se conoce como conjunto autocatalítico. En los sistemas vivos, todas las acciones cis tienen generalmente una influencia positiva en el sistema, ya que las que tienen un impacto negativo son eliminadas por selección natural. La información genética actúa como un iniciador y puede mantenerse a través de una serie de acciones cis como la autorreparación o la autoproducción (la producción de partes del cuerpo debe distinguirse de la autorreproducción, que es una duplicación de todo el cuerpo). entidad). Varias acciones cis le dan a la entidad rasgos adicionales para ser considerada viva. La información automantenible es un requisito básico: un nivel cero para ganar vida y se puede obtener mediante cualquier acción cis como la autorreparación (como un gen que codifica una proteína que corrige la alteración de un ácido nucleico causada por la radiación UV). Posteriormente, si la entidad es capaz de realizar una autorreproducción propensa a errores, adquiere el rasgo de evolución y pertenece a un continuo de información automantenible: se convierte en parte del mundo vivo en el sentido de fenómeno, pero aún no en un individuo vivo. Para esta actualización, la entidad tiene que procesar el rasgo de distinción, entendida como la capacidad de definirse como una entidad separada con su propio destino. Hay dos formas posibles de alcanzar la distinción: 1) manteniendo un sistema abierto (una célula) y/o 2) manteniendo un proceso de transmisión (para parásitos obligatorios). El cumplimiento de cualquiera de estas acciones cis eleva a la entidad a un nivel de individuo vivo, un elemento distinto del continuo de información automantenible. El nivel final considera el estado de la entidad como vivo o muerto y requiere el rasgo de funcionalidad.

Este enfoque proporciona una jerarquía de entidades similar a una espuma en función de su capacidad para mantenerse, su capacidad de evolución y su distinción. También distingue entre la vida como fenómeno, un individuo vivo y un individuo vivo.

No fraccionabilidad

Robert Rosen dedicó gran parte de su carrera, desde 1958 en adelante, a desarrollar una teoría integral de la vida como un sistema complejo autoorganizado, "cerrado a la causalidad eficiente". Definió un componente del sistema como "una unidad de organización; una parte con una función, es decir, una relación definida entre la parte y el todo." Identificó la "no fraccionabilidad de los componentes en un organismo" como la diferencia fundamental entre los sistemas vivos y las "máquinas biológicas". Resumió sus puntos de vista en su libro Life Itself. Se pueden encontrar ideas similares en el libro Living Systems de James Grier Miller.

La vida como propiedad de los ecosistemas

Una visión sistémica de la vida trata los flujos ambientales y los flujos biológicos juntos como una "reciprocidad de influencia" y podría decirse que una relación recíproca con el medio ambiente es tan importante para comprender la vida como lo es para comprender los ecosistemas. Como lo explica Harold J. Morowitz (1992), la vida es una propiedad de un sistema ecológico más que un solo organismo o especie. Argumenta que una definición ecosistémica de la vida es preferible a una estrictamente bioquímica o física. Robert Ulanowicz (2009) destaca el mutualismo como la clave para comprender el comportamiento sistémico y generador de orden de la vida y los ecosistemas.

Biología de sistemas complejos

La biología de sistemas complejos (CSB) es un campo de la ciencia que estudia la aparición de complejidad en organismos funcionales desde el punto de vista de la teoría de sistemas dinámicos. Esta última también suele denominarse biología de sistemas y tiene como objetivo comprender los aspectos más fundamentales de la vida. Un enfoque estrechamente relacionado con la CSB y la biología de sistemas, llamado biología relacional, se ocupa principalmente de comprender los procesos vitales en términos de las relaciones más importantes y las categorías de tales relaciones entre los componentes funcionales esenciales de los organismos; para los organismos multicelulares, esto se ha definido como "biología categórica", o una representación modelo de organismos como una teoría de categorías de las relaciones biológicas, así como una topología algebraica de la organización funcional de los organismos vivos en términos de su redes dinámicas y complejas de procesos metabólicos, genéticos y epigenéticos y vías de señalización. Los enfoques alternativos pero estrechamente relacionados se centran en la interdependencia de las restricciones, donde las restricciones pueden ser moleculares, como las enzimas, o macroscópicas, como la geometría de un hueso o del sistema vascular.

Dinámica darwiniana

También se ha argumentado que la evolución del orden en los sistemas vivos y ciertos sistemas físicos obedece a un principio fundamental común denominado dinámica darwiniana. La dinámica darwiniana se formuló considerando primero cómo se genera el orden macroscópico en un sistema no biológico simple lejos del equilibrio termodinámico, y luego extendiendo la consideración a moléculas de ARN replicantes cortas. Se concluyó que el proceso subyacente de generación de órdenes era básicamente similar para ambos tipos de sistemas.

Teoría del operador

Otra definición sistémica llamada teoría del operador propone que la vida es un término general para la presencia de los cierres típicos que se encuentran en los organismos; los cierres típicos son una membrana y un conjunto autocatalítico en la célula y que un organismo es cualquier sistema con una organización que cumple con un tipo de operador que es al menos tan complejo como la célula. La vida también puede modelarse como una red de retroalimentaciones negativas inferiores de mecanismos reguladores subordinadas a una retroalimentación positiva superior formada por el potencial de expansión y reproducción.

Historia de estudio

Materialismo

Crecimiento de plantas en la selva Hoh

Herds of zebra and impala gathering on the Maasai Mara plain

Una foto aérea de esteras microbianas alrededor de la Gran Primavera Prismática del Parque Nacional Yellowstone

Algunas de las primeras teorías de la vida eran materialistas y sostenían que todo lo que existe es materia y que la vida es simplemente una forma compleja o disposición de la materia. Empédocles (430 a. C.) argumentó que todo en el universo está formado por una combinación de cuatro "elementos" eternos. o "raíces de todo": tierra, agua, aire y fuego. Todo cambio se explica por la disposición y reordenación de estos cuatro elementos. Las diversas formas de vida son causadas por una mezcla apropiada de elementos.

Demócrito (460 aC) pensaba que la característica esencial de la vida es tener un alma (psique). Al igual que otros escritores antiguos, intentaba explicar qué hace que algo sea viviente. Su explicación fue que los átomos de fuego hacen un alma exactamente de la misma manera que los átomos y el vacío representan cualquier otra cosa. Elabora sobre el fuego debido a la aparente conexión entre la vida y el calor, y porque el fuego se mueve.

El mundo de Platón de formas eternas e inmutables, representado imperfectamente en la materia por un Artisan divino, contrasta marcadamente con los diversos Weltanschauungen mecanicistas, de los cuales el atomismo era, por lo menos, el más prominente... Este debate persistió en todo el mundo antiguo. El mecanismo atomista recibió una inyección en el brazo de Epicurus... mientras que los estoicos adoptaron una teleología divina... La elección parece simple: ya sea mostrar cómo un mundo estructurado y regular podría surgir de procesos no dirigidos, o inyectar inteligencia en el sistema.

—R.J. Hankinson, Causa y explicación en el pensamiento griego antiguo

El materialismo mecanicista que se originó en la antigua Grecia fue revivido y revisado por el filósofo francés René Descartes (1596-1650), quien sostuvo que los animales y los humanos eran ensamblajes de partes que juntas funcionaban como una máquina. Esta idea fue desarrollada por Julien Offray de La Mettrie (1709-1750) en su libro L'Homme Machine.

En el siglo XIX, los avances en la teoría celular en la ciencia biológica alentaron este punto de vista. La teoría evolutiva de Charles Darwin (1859) es una explicación mecanicista del origen de las especies por medio de la selección natural.

A principios del siglo XX, Stéphane Leduc (1853–1939) promovió la idea de que los procesos biológicos podían entenderse en términos de física y química, y que su crecimiento se parecía al de los cristales inorgánicos sumergidos en soluciones de silicato de sodio. Sus ideas, expuestas en su libro La biologie synthétique, fueron ampliamente descartadas durante su vida, pero ha provocado un resurgimiento del interés por el trabajo de Russell, Barge y sus colegas.

Hilomorfismo

La estructura de las almas de plantas, animales y humanos, según Aristóteles

El hilomorfismo es una teoría expresada por primera vez por el filósofo griego Aristóteles (322 a. C.). La aplicación del hilomorfismo a la biología fue importante para Aristóteles, y la biología está ampliamente cubierta en sus escritos existentes. Desde este punto de vista, todo en el universo material tiene tanto materia como forma, y la forma de un ser vivo es su alma (griego psyche, latín anima). Hay tres tipos de almas: el alma vegetativa de las plantas, que les hace crecer y decaer y nutrirse, pero no les causa movimiento ni sensación; el alma animal, que hace que los animales se muevan y sientan; y el alma racional, que es la fuente de la conciencia y el razonamiento, que (creía Aristóteles) se encuentra sólo en el hombre. Cada alma superior tiene todos los atributos de las inferiores. Aristóteles creía que si bien la materia puede existir sin forma, la forma no puede existir sin materia y que, por lo tanto, el alma no puede existir sin el cuerpo.

Este relato es consistente con las explicaciones teleológicas de la vida, que dan cuenta de los fenómenos en términos de propósito o dirección de meta. Así, la blancura del pelaje del oso polar se explica por su finalidad de camuflaje. La dirección de la causalidad (del futuro al pasado) está en contradicción con la evidencia científica de la selección natural, que explica la consecuencia en términos de una causa anterior. Las características biológicas no se explican mirando los resultados óptimos futuros, sino mirando la historia evolutiva pasada de una especie, que condujo a la selección natural de las características en cuestión.

Generación espontánea

La generación espontánea era la creencia de que los organismos vivos pueden formarse sin descender de organismos similares. Por lo general, la idea era que ciertas formas, como las pulgas, podrían surgir de materia inanimada como el polvo o la supuesta generación estacional de ratones e insectos a partir del barro o la basura.

La teoría de la generación espontánea fue propuesta por Aristóteles, quien compiló y amplió el trabajo de los filósofos naturales anteriores y las diversas explicaciones antiguas de la apariencia de los organismos; fue considerada la mejor explicación durante dos milenios. Fue definitivamente disipado por los experimentos de Louis Pasteur en 1859, quien amplió las investigaciones de predecesores como Francesco Redi. La refutación de las ideas tradicionales de generación espontánea ya no es controvertida entre los biólogos.

Vitalismo

El vitalismo es la creencia de que el principio vital no es material. Esto se originó con Georg Ernst Stahl (siglo XVII) y siguió siendo popular hasta mediados del siglo XIX. Atrajo a filósofos como Henri Bergson, Friedrich Nietzsche y Wilhelm Dilthey, anatomistas como Xavier Bichat y químicos como Justus von Liebig. El vitalismo incluía la idea de que había una diferencia fundamental entre el material orgánico y el inorgánico, y la creencia de que el material orgánico solo puede derivarse de los seres vivos. Esto fue refutado en 1828, cuando Friedrich Wöhler preparó urea a partir de materiales inorgánicos. Esta síntesis de Wöhler se considera el punto de partida de la química orgánica moderna. Tiene importancia histórica porque por primera vez se produjo un compuesto orgánico en reacciones inorgánicas.

Durante la década de 1850, Hermann von Helmholtz, anticipado por Julius Robert von Mayer, demostró que no se pierde energía en el movimiento muscular, sugiriendo que no había "fuerzas vitales" necesaria para mover un músculo. Estos resultados llevaron al abandono del interés científico en las teorías vitalistas, especialmente después de la demostración de Buchner de que la fermentación alcohólica podría ocurrir en extractos de levadura sin células. No obstante, la creencia todavía existe en teorías pseudocientíficas como la homeopatía, que interpreta las enfermedades como causadas por alteraciones en una fuerza vital hipotética o fuerza vital.

Origen

La edad de la Tierra es de unos 4540 millones de años. La evidencia sugiere que la vida en la Tierra ha existido durante al menos 3.500 millones de años, con los rastros físicos más antiguos de vida que datan de 3.700 millones de años; sin embargo, algunas hipótesis, como Late Heavy Bombardment, sugieren que la vida en la Tierra pudo haber comenzado incluso antes, hace entre 4100 y 4400 millones de años, y que la química que condujo a la vida pudo haber comenzado poco después del Big Bang, 13 800 millones de años. hace, durante una época en que el universo tenía solo entre 10 y 17 millones de años.

Se estima que más del 99% de todas las especies de formas de vida, que ascienden a más de cinco mil millones de especies, que alguna vez vivieron en la Tierra se extinguieron.

La biota francesa se piensa por algunos para representar los ejemplos más antiguos conocidos (citados a alrededor de 2.1 billones de años) de la vida, aunque algunos han sugerido que pueden ser pseudofosils de pirita inorgánica.

Aunque el número de especies de formas de vida catalogadas en la Tierra está entre 1,2 millones y 2 millones, el número total de especies en el planeta es incierto. Las estimaciones oscilan entre 8 y 100 millones, con un rango más estrecho entre 10 y 14 millones, pero puede llegar a 1 billón (con solo una milésima parte del uno por ciento de las especies descritas) según estudios realizados en mayo. 2016. El número total de pares de bases de ADN relacionados en la Tierra se estima en 5,0 x 10³⁷ y pesa 50 mil millones de toneladas. En comparación, se ha estimado que la masa total de la biosfera es de hasta 4 TtC (billones de toneladas de carbono). En julio de 2016, los científicos informaron haber identificado un conjunto de 355 genes del Último Ancestro Común Universal (LUCA) de todos los organismos que viven en la Tierra.

Todas las formas de vida conocidas comparten mecanismos moleculares fundamentales, lo que refleja su descendencia común; Sobre la base de estas observaciones, las hipótesis sobre el origen de la vida intentan encontrar un mecanismo que explique la formación de un ancestro común universal, desde moléculas orgánicas simples, pasando por la vida precelular, hasta las protocélulas y el metabolismo. Los modelos se han dividido en "genes primero" y "metabolismo primero" categorías, pero una tendencia reciente es la aparición de modelos híbridos que combinan ambas categorías.

No existe un consenso científico actual sobre cómo se originó la vida. Sin embargo, los modelos científicos más aceptados se basan en el experimento de Miller-Urey y el trabajo de Sidney Fox, que muestran que las condiciones en la Tierra primitiva favorecieron las reacciones químicas que sintetizan aminoácidos y otros compuestos orgánicos a partir de precursores inorgánicos, y los fosfolípidos forman espontáneamente bicapas lipídicas. la estructura básica de una membrana celular.

Los organismos vivos sintetizan proteínas, que son polímeros de aminoácidos utilizando instrucciones codificadas por el ácido desoxirribonucleico (ADN). La síntesis de proteínas implica polímeros de ácido ribonucleico (ARN) intermediarios. Una posibilidad de cómo comenzó la vida es que los genes se originaron primero, seguidos por las proteínas; la alternativa es que las proteínas vinieran primero y luego los genes.

Sin embargo, debido a que tanto los genes como las proteínas son necesarios para producir el otro, el problema de considerar cuál vino primero es como el del huevo o la gallina. La mayoría de los científicos han adoptado la hipótesis de que, debido a esto, es poco probable que los genes y las proteínas surgieran de forma independiente.

Por lo tanto, una posibilidad, sugerida por primera vez por Francis Crick, es que la primera forma de vida se basó en el ARN, que tiene las propiedades de almacenamiento de información similares al ADN y las propiedades catalíticas de algunas proteínas. Esto se llama la hipótesis del mundo del ARN, y está respaldada por la observación de que muchos de los componentes más críticos de las células (aquellos que evolucionan más lentamente) están compuestos en su mayoría o en su totalidad por ARN. Además, muchos cofactores críticos (ATP, Acetil-CoA, NADH, etc.) son nucleótidos o sustancias claramente relacionadas con ellos. Las propiedades catalíticas del ARN aún no se habían demostrado cuando se propuso por primera vez la hipótesis, pero fueron confirmadas por Thomas Cech en 1986.

Un problema con la hipótesis del mundo del ARN es que la síntesis de ARN a partir de precursores inorgánicos simples es más difícil que la de otras moléculas orgánicas. Una de las razones de esto es que los precursores de ARN son muy estables y reaccionan entre sí muy lentamente en condiciones ambientales, y también se ha propuesto que los organismos vivos estaban formados por otras moléculas antes que el ARN. Sin embargo, la síntesis exitosa de ciertas moléculas de ARN en las condiciones que existían antes de la vida en la Tierra se logró agregando precursores alternativos en un orden específico con el precursor fosfato presente durante toda la reacción. Este estudio hace que la hipótesis del mundo del ARN sea más plausible.

Los hallazgos geológicos en 2013 mostraron que las especies de fósforo reactivo (como el fosfito) abundaban en el océano antes de los 3,5 Ga, y que la Schreibersita reacciona fácilmente con el glicerol acuoso para generar fosfito y glicerol 3-fosfato. Se plantea la hipótesis de que los meteoritos que contienen Schreibersite del Bombardeo Pesado Tardío podrían haber proporcionado fósforo reducido temprano, que podría reaccionar con moléculas orgánicas prebióticas para formar biomoléculas fosforiladas, como el ARN.

En 2009, los experimentos demostraron la evolución darwiniana de un sistema de dos componentes de enzimas de ARN (ribozimas) in vitro. El trabajo se realizó en el laboratorio de Gerald Joyce, quien afirmó: "Este es el primer ejemplo, fuera de la biología, de adaptación evolutiva en un sistema genético molecular".

Los compuestos prebióticos pueden haberse originado de forma extraterrestre. Los hallazgos de la NASA en 2011, basados en estudios con meteoritos encontrados en la Tierra, sugieren que los componentes de ADN y ARN (adenina, guanina y moléculas orgánicas relacionadas) pueden formarse en el espacio exterior.

En marzo de 2015, los científicos de la NASA informaron que, por primera vez, se formaron en el laboratorio compuestos orgánicos complejos de ADN y ARN de la vida, incluidos uracilo, citosina y timina, en condiciones del espacio exterior, utilizando productos químicos iniciales, como pirimidina, que se encuentra en los meteoritos. La pirimidina, como los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), la sustancia química más rica en carbono que se encuentra en el universo, puede haberse formado en gigantes rojas o en nubes de gas y polvo interestelar, según los científicos.

Según la hipótesis de la panspermia, la vida microscópica, distribuida por meteoritos, asteroides y otros cuerpos pequeños del Sistema Solar, puede existir en todo el universo.

Condiciones ambientales

Cyanobacteria cambió drásticamente la composición de las formas de vida en la Tierra al conducir a la casi extinción de los organismos tolerantes al oxígeno.

La diversidad de la vida en la Tierra es el resultado de la interacción dinámica entre la oportunidad genética, la capacidad metabólica, los desafíos ambientales y la simbiosis. Durante la mayor parte de su existencia, el entorno habitable de la Tierra ha estado dominado por microorganismos y sujeto a su metabolismo y evolución. Como consecuencia de estas actividades microbianas, el ambiente físico-químico de la Tierra ha ido cambiando en una escala de tiempo geológico, afectando así el camino de la evolución de la vida subsiguiente. Por ejemplo, la liberación de oxígeno molecular por parte de las cianobacterias como subproducto de la fotosíntesis indujo cambios globales en el medio ambiente de la Tierra. Debido a que el oxígeno era tóxico para la mayoría de la vida en la Tierra en ese momento, esto planteó nuevos desafíos evolutivos y, en última instancia, resultó en la formación de las principales especies de animales y plantas de la Tierra. Esta interacción entre los organismos y su entorno es una característica inherente de los sistemas vivos.

Biosfera

La biosfera es la suma global de todos los ecosistemas. También se puede denominar como la zona de vida en la Tierra, un sistema cerrado (aparte de la radiación solar y cósmica y el calor del interior de la Tierra), y en gran parte autorregulado. Según la definición biofisiológica más general, la biosfera es el sistema ecológico global que integra a todos los seres vivos y sus relaciones, incluida su interacción con los elementos de la litosfera, la geosfera, la hidrosfera y la atmósfera.

Las formas de vida viven en todas las partes de la biosfera de la Tierra, incluido el suelo, las fuentes termales, el interior de las rocas al menos a 19 km (12 mi) de profundidad bajo tierra, las partes más profundas del océano y al menos 64 km (40 millas) de altura en la atmósfera. Bajo ciertas condiciones de prueba, se ha observado que las formas de vida prosperan en la casi ingravidez del espacio y sobreviven en el vacío del espacio exterior. Las formas de vida parecen prosperar en la Fosa de las Marianas, el lugar más profundo de los océanos de la Tierra. Otros investigadores informaron estudios relacionados que las formas de vida prosperan dentro de las rocas hasta 580 m (1900 ft; 0,36 mi) por debajo del fondo del mar bajo 2590 m (8500 ft; 1,61 mi) de océano frente a la costa del noroeste de los Estados Unidos, así como 2.400 m (7.900 pies; 1,5 mi) debajo del lecho marino frente a Japón. En agosto de 2014, los científicos confirmaron la existencia de formas de vida que vivían a 800 m (2600 ft; 0,50 mi) por debajo del hielo de la Antártida. Según un investigador, "Puedes encontrar microbios en todas partes: son extremadamente adaptables a las condiciones y sobreviven donde sea que estén".

Se postula que la biosfera evolucionó, comenzando con un proceso de biopoesis (vida creada naturalmente a partir de materia no viva, como compuestos orgánicos simples) o biogénesis (vida creada a partir de materia viva), hace al menos unos 3500 millones de años.. La evidencia más temprana de vida en la Tierra incluye grafito biogénico encontrado en rocas metasedimentarias de 3.700 millones de años del oeste de Groenlandia y fósiles microbianos encontrados en arenisca de 3.480 millones de años del oeste de Australia. Más recientemente, en 2015, "restos de vida biótica" se encontraron en rocas de 4.100 millones de años en Australia Occidental. En 2017, se anunció el descubrimiento de supuestos microorganismos fosilizados (o microfósiles) en precipitados de respiraderos hidrotermales en el cinturón Nuvvuagittuq de Quebec, Canadá, que tenían una antigüedad de 4280 millones de años, el registro más antiguo de vida en la Tierra, lo que sugiere que " un surgimiento casi instantáneo de la vida" después de la formación de los océanos hace 4.400 millones de años, y no mucho después de la formación de la Tierra hace 4.540 millones de años. Según el biólogo Stephen Blair Hedges, "si la vida surgiera con relativa rapidez en la Tierra... entonces podría ser común en el universo".

En un sentido general, las biosferas son sistemas cerrados y autorregulados que contienen ecosistemas. Esto incluye biosferas artificiales como Biosphere 2 y BIOS-3, y potencialmente otras en otros planetas o lunas.

Rango de tolerancia

Deinococcus radiodurans es un extremofilo que puede resistir extremos de frío, deshidratación, vacío, ácido y exposición a la radiación.

Los componentes inertes de un ecosistema son los factores físicos y químicos necesarios para la vida: energía (luz solar o energía química), agua, calor, atmósfera, gravedad, nutrientes y protección contra la radiación solar ultravioleta. En la mayoría de los ecosistemas, las condiciones varían durante el día y de una estación a otra. Entonces, para vivir en la mayoría de los ecosistemas, los organismos deben ser capaces de sobrevivir a una variedad de condiciones, denominada "rango de tolerancia". Fuera de eso están las "zonas de estrés fisiológico" donde la supervivencia y la reproducción son posibles pero no óptimas. Más allá de estas zonas están las "zonas de intolerancia" donde la supervivencia y reproducción de ese organismo es improbable o imposible. Los organismos que tienen un rango amplio de tolerancia están más ampliamente distribuidos que los organismos con un rango estrecho de tolerancia.

Extremófilos

Para sobrevivir, los microorganismos seleccionados pueden adoptar formas que les permitan resistir la congelación, la desecación completa, la inanición, los altos niveles de exposición a la radiación y otros desafíos físicos o químicos. Estos microorganismos pueden sobrevivir a la exposición a tales condiciones durante semanas, meses, años o incluso siglos. Los extremófilos son formas de vida microbiana que prosperan fuera de los rangos donde se encuentra comúnmente la vida. Sobresalen en la explotación de fuentes de energía poco comunes. Si bien todos los organismos están compuestos de moléculas casi idénticas, la evolución ha permitido que estos microbios se enfrenten a esta amplia gama de condiciones físicas y químicas. La caracterización de la estructura y la diversidad metabólica de las comunidades microbianas en entornos tan extremos está en curso.

Las formas de vida microbiana prosperan incluso en la Fosa de las Marianas, el lugar más profundo de los océanos de la Tierra. Los microbios también prosperan dentro de las rocas hasta 1900 pies (580 m) por debajo del fondo del mar a 8500 pies (2600 m) del océano. Las expediciones del Programa Internacional de Descubrimiento de los Océanos encontraron vida unicelular en un sedimento a 120 °C que se encuentra a 1,2 km por debajo del lecho marino en la zona de subducción de Nankai Trough.

La investigación de la tenacidad y versatilidad de la vida en la Tierra, así como la comprensión de los sistemas moleculares que utilizan algunos organismos para sobrevivir a tales extremos, es importante para la búsqueda de vida más allá de la Tierra. Por ejemplo, el liquen podría sobrevivir durante un mes en un entorno marciano simulado.

Elementos químicos

Todas las formas de vida requieren ciertos elementos químicos centrales necesarios para el funcionamiento bioquímico. Estos incluyen carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, fósforo y azufre, los macronutrientes elementales para todos los organismos, a menudo representados por el acrónimo CHNOPS. Juntos, estos forman ácidos nucleicos, proteínas y lípidos, la mayor parte de la materia viva. Cinco de estos seis elementos comprenden los componentes químicos del ADN, con la excepción del azufre. Este último es un componente de los aminoácidos cisteína y metionina. El más abundante biológicamente de estos elementos es el carbono, que tiene el atributo deseable de formar múltiples enlaces covalentes estables. Esto permite que las moléculas a base de carbono (orgánicas) formen una inmensa variedad de arreglos químicos. Se han propuesto tipos hipotéticos alternativos de bioquímica que eliminan uno o más de estos elementos, intercambian un elemento por uno que no está en la lista o cambian las quiralidades requeridas u otras propiedades químicas.

ADN

El ácido desoxirribonucleico es una molécula que lleva la mayoría de las instrucciones genéticas utilizadas en el crecimiento, desarrollo, funcionamiento y reproducción de todos los organismos vivos conocidos y muchos virus. El ADN y el ARN son ácidos nucleicos; junto con las proteínas y los carbohidratos complejos, son uno de los tres tipos principales de macromoléculas que son esenciales para todas las formas de vida conocidas. La mayoría de las moléculas de ADN consisten en dos hebras de biopolímero enrolladas una alrededor de la otra para formar una doble hélice. Las dos cadenas de ADN se conocen como polinucleótidos ya que están compuestas de unidades más simples llamadas nucleótidos. Cada nucleótido está compuesto por una nucleobase que contiene nitrógeno, ya sea citosina (C), guanina (G), adenina (A) o timina (T), así como un azúcar llamado desoxirribosa y un grupo fosfato. Los nucleótidos se unen entre sí en una cadena mediante enlaces covalentes entre el azúcar de un nucleótido y el fosfato del siguiente, lo que da como resultado un esqueleto de azúcar-fosfato alterno. De acuerdo con las reglas de emparejamiento de bases (A con T y C con G), los enlaces de hidrógeno unen las bases nitrogenadas de las dos cadenas de polinucleótidos separadas para formar ADN de doble cadena. La cantidad total de pares de bases de ADN relacionados en la Tierra se estima en 5,0 x 10³⁷ y pesa 50 mil millones de toneladas. En comparación, se ha estimado que la masa total de la biosfera es de hasta 4 TtC (billones de toneladas de carbono).

El ADN almacena información biológica. El esqueleto del ADN es resistente a la escisión y ambas hebras de la estructura de doble hebra almacenan la misma información biológica. La información biológica se replica a medida que se separan las dos hebras. Una parte importante del ADN (más del 98 % para los humanos) no codifica, lo que significa que estas secciones no sirven como patrones para las secuencias de proteínas.

Las dos hebras de ADN corren en direcciones opuestas entre sí y, por lo tanto, son antiparalelas. Unido a cada azúcar hay uno de los cuatro tipos de nucleobases (informalmente, bases). Es la secuencia de estas cuatro nucleobases a lo largo de la columna vertebral la que codifica la información biológica. Según el código genético, las hebras de ARN se traducen para especificar la secuencia de aminoácidos dentro de las proteínas. Estas cadenas de ARN se crean inicialmente usando cadenas de ADN como plantilla en un proceso llamado transcripción.

Dentro de las células, el ADN está organizado en estructuras largas llamadas cromosomas. Durante la división celular, estos cromosomas se duplican en el proceso de replicación del ADN, proporcionando a cada célula su propio conjunto completo de cromosomas. Los organismos eucariotas (animales, plantas, hongos y protistas) almacenan la mayor parte de su ADN dentro del núcleo celular y parte de su ADN en orgánulos, como las mitocondrias o los cloroplastos. Por el contrario, los procariotas (bacterias y arqueas) almacenan su ADN solo en el citoplasma. Dentro de los cromosomas, las proteínas de la cromatina, como las histonas, compactan y organizan el ADN. Estas estructuras compactas guían las interacciones entre el ADN y otras proteínas, ayudando a controlar qué partes del ADN se transcriben.

El ADN fue aislado por primera vez por Friedrich Miescher en 1869. Su estructura molecular fue identificada por James Watson y Francis Crick en 1953, cuyos esfuerzos de construcción de modelos fueron guiados por los datos de difracción de rayos X adquiridos por Rosalind Franklin.

Clasificación

La jerarquía de la clasificación biológica es de ocho grandes rangos taxonómicos. La vida se divide en dominios, subdivididos en otros grupos. No se muestran clasificaciones menores intermedias.

Antigüedad

El primer intento conocido de clasificar los organismos fue realizado por el filósofo griego Aristóteles (384-322 a. C.), quien clasificó todos los organismos vivos conocidos en ese momento como plantas o animales, basándose principalmente en su capacidad de movimiento. También distinguió los animales con sangre de los animales sin sangre (o al menos sin sangre roja), que se pueden comparar con los conceptos de vertebrados e invertebrados respectivamente, y dividió a los animales con sangre en cinco grupos: cuadrúpedos vivíparos (mamíferos), cuadrúpedos ovíparos (reptiles y anfibios), aves, peces y ballenas. Los animales sin sangre también se dividieron en cinco grupos: cefalópodos, crustáceos, insectos (que incluían arañas, escorpiones y ciempiés, además de lo que hoy definimos como insectos), animales con caparazón (como la mayoría de los moluscos y equinodermos) y & #34;zoofitos" (animales que se parecen a las plantas). Aunque el trabajo de Aristóteles en zoología no estuvo exento de errores, fue la síntesis biológica más grandiosa de la época y siguió siendo la máxima autoridad durante muchos siglos después de su muerte.

Linneano

La exploración de las Américas reveló un gran número de nuevas plantas y animales que necesitaban descripciones y clasificación. En la última parte del siglo XVI y principios del XVII, comenzó el estudio cuidadoso de los animales y se extendió gradualmente hasta que formó un cuerpo de conocimiento suficiente para servir como base anatómica para la clasificación.

A fines de la década de 1740, Carl Linnaeus introdujo su sistema de nomenclatura binomial para la clasificación de especies. Linnaeus intentó mejorar la composición y reducir la longitud de los nombres de muchas palabras utilizados anteriormente aboliendo la retórica innecesaria, introduciendo nuevos términos descriptivos y definiendo con precisión su significado. La clasificación de Linneo tiene ocho niveles: dominios, reinos, phyla, clase, orden, familia, género y especie.

Los hongos fueron originalmente tratados como plantas. Durante un breve período, Linneo los había clasificado en el taxón Vermes en Animalia, pero luego los volvió a colocar en Plantae. Copeland clasificó a los Hongos en su Protoctista, evitando así parcialmente el problema pero reconociendo su estatus especial. El problema finalmente fue resuelto por Whittaker, cuando les dio su propio reino en su sistema de cinco reinos. La historia evolutiva muestra que los hongos están más estrechamente relacionados con los animales que con las plantas.

A medida que los nuevos descubrimientos permitieron el estudio detallado de las células y los microorganismos, se revelaron nuevos grupos de vida y se crearon los campos de la biología celular y la microbiología. Estos nuevos organismos se describieron originalmente por separado en protozoos como animales y protophyta/thallophyta como plantas, pero Haeckel los unió en el reino Protista; más tarde, los procariotas se escindieron en el reino Monera, que eventualmente se dividiría en dos grupos separados, las Bacterias y las Archaea. Esto condujo al sistema de seis reinos y eventualmente al sistema actual de tres dominios, que se basa en relaciones evolutivas. Sin embargo, la clasificación de los eucariotas, especialmente de los protistas, sigue siendo controvertida.

A medida que se desarrollaron la microbiología, la biología molecular y la virología, se descubrieron agentes reproductores no celulares, como virus y viroides. Si estos se consideran vivos ha sido un tema de debate; los virus carecen de las características de la vida, como las membranas celulares, el metabolismo y la capacidad de crecer o responder a su entorno. Los virus todavía se pueden clasificar en "especies" en función de su biología y genética, pero muchos aspectos de dicha clasificación siguen siendo controvertidos.

En mayo de 2016, los científicos informaron que se estima que actualmente hay 1 billón de especies en la Tierra y solo se describe una milésima parte del uno por ciento.

El sistema linneano original se ha modificado con el tiempo de la siguiente manera:

Cladística

En la década de 1960 surgió la cladística: un sistema que organiza los taxones en clados en un árbol evolutivo o filogenético.

Células

Las células son la unidad básica de estructura en todos los seres vivos, y todas las células surgen de células preexistentes por división. La teoría celular fue formulada por Henri Dutrochet, Theodor Schwann, Rudolf Virchow y otros a principios del siglo XIX, y posteriormente fue ampliamente aceptada. La actividad de un organismo depende de la actividad total de sus células, con un flujo de energía dentro y entre ellas. Las células contienen información hereditaria que se transmite como un código genético durante la división celular.

Hay dos tipos principales de células. Los procariotas carecen de núcleo y otros orgánulos unidos a la membrana, aunque tienen ADN circular y ribosomas. Bacteria y Archaea son dos dominios de procariotas. El otro tipo primario de células son las eucariotas, que tienen núcleos distintos unidos por una membrana nuclear y organelos unidos a la membrana, que incluyen mitocondrias, cloroplastos, lisosomas, retículo endoplásmico rugoso y liso y vacuolas. Además, poseen cromosomas organizados que almacenan material genético. Todas las especies de organismos grandes y complejos son eucariotas, incluidos animales, plantas y hongos, aunque la mayoría de las especies de eucariotas son microorganismos protistas. El modelo convencional es que los eucariotas evolucionaron a partir de los procariotas, formándose los principales orgánulos de los eucariotas a través de la endosimbiosis entre las bacterias y la célula eucariota progenitora.

Los mecanismos moleculares de la biología celular se basan en proteínas. La mayoría de estos son sintetizados por los ribosomas a través de un proceso catalizado por enzimas llamado biosíntesis de proteínas. Se ensambla y une una secuencia de aminoácidos en función de la expresión génica del ácido nucleico de la célula. En las células eucariotas, estas proteínas pueden luego ser transportadas y procesadas a través del aparato de Golgi en preparación para el envío a su destino.

Las células se reproducen a través de un proceso de división celular en el que la célula madre se divide en dos o más células hijas. Para los procariotas, la división celular ocurre a través de un proceso de fisión en el que el ADN se replica y luego las dos copias se unen a partes de la membrana celular. En los eucariotas se sigue un proceso de mitosis más complejo. Sin embargo, el resultado es el mismo; las copias celulares resultantes son idénticas entre sí y a la célula original (excepto por mutaciones), y ambas son capaces de dividirse más después de un período de interfase.

Los organismos multicelulares pueden haber evolucionado primero a través de la formación de colonias de células idénticas. Estas células pueden formar organismos grupales a través de la adhesión celular. Los miembros individuales de una colonia son capaces de sobrevivir por sí mismos, mientras que los miembros de un verdadero organismo multicelular han desarrollado especializaciones, haciéndolos dependientes del resto del organismo para sobrevivir. Dichos organismos se forman clonalmente oa partir de una sola célula germinal que es capaz de formar las diversas células especializadas que forman el organismo adulto. Esta especialización permite que los organismos multicelulares exploten los recursos de manera más eficiente que las células individuales. En enero de 2016, los científicos informaron que, hace unos 800 millones de años, un cambio genético menor en una sola molécula, llamado GK-PID, pudo haber permitido que los organismos pasaran de ser un organismo de una sola célula a uno de muchas células.

Las células han desarrollado métodos para percibir y responder a su microentorno, mejorando así su adaptabilidad. La señalización celular coordina las actividades celulares y, por lo tanto, gobierna las funciones básicas de los organismos multicelulares. La señalización entre células puede ocurrir a través del contacto celular directo usando señalización yuxtacrina, o indirectamente a través del intercambio de agentes como en el sistema endocrino. En organismos más complejos, la coordinación de actividades puede ocurrir a través de un sistema nervioso dedicado.

Extraterrestre

Aunque la vida está confirmada solo en la Tierra, muchos piensan que la vida extraterrestre no solo es plausible, sino probable o inevitable. Otros planetas y lunas del Sistema Solar y otros sistemas planetarios están siendo examinados en busca de evidencia de haber albergado alguna vez vida simple, y proyectos como SETI están tratando de detectar transmisiones de radio de posibles civilizaciones extraterrestres. Otros lugares dentro del Sistema Solar que pueden albergar vida microbiana incluyen el subsuelo de Marte, la atmósfera superior de Venus y los océanos del subsuelo en algunas de las lunas de los planetas gigantes. Más allá del Sistema Solar, la región alrededor de otra estrella de la secuencia principal que podría albergar vida similar a la Tierra en un planeta similar a la Tierra se conoce como zona habitable. Los radios interior y exterior de esta zona varían con la luminosidad de la estrella, al igual que el intervalo de tiempo durante el cual sobrevive la zona. Las estrellas más masivas que el Sol tienen una zona habitable más grande, pero permanecen en la 'secuencia principal' similar al Sol. de la evolución estelar durante un intervalo de tiempo más corto. Las pequeñas enanas rojas tienen el problema opuesto, con una zona habitable más pequeña que está sujeta a niveles más altos de actividad magnética y los efectos del bloqueo de mareas desde órbitas cercanas. Por lo tanto, las estrellas en el rango de masa intermedia, como el Sol, pueden tener una mayor probabilidad de que se desarrolle vida similar a la Tierra. La ubicación de la estrella dentro de una galaxia también puede afectar la probabilidad de formación de vida. Se predice que las estrellas en regiones con una mayor abundancia de elementos más pesados que pueden formar planetas, en combinación con una baja tasa de eventos de supernova potencialmente dañinos para el hábitat, tendrán una mayor probabilidad de albergar planetas con vida compleja. Las variables de la ecuación de Drake se utilizan para discutir las condiciones en los sistemas planetarios donde es más probable que exista una civilización. Sin embargo, el uso de la ecuación para predecir la cantidad de vida extraterrestre es difícil; debido a que muchas de las variables son desconocidas, la ecuación funciona más como un espejo de lo que ya piensa su usuario. Como resultado, el número de civilizaciones en la galaxia se puede estimar tan bajo como 9,1 x 10⁻¹³, lo que sugiere un valor mínimo de 1, o tan alto como 15,6 millones (1,56 x 10 ⁸); para los cálculos, consulte la ecuación de Drake.

Una "Confianza de detección de vida" Se ha propuesto una escala (CoLD) para reportar evidencia de vida más allá de la Tierra.

Artificiales

La vida artificial es la simulación de cualquier aspecto de la vida, ya sea a través de computadoras, robótica o bioquímica. El estudio de la vida artificial imita la biología tradicional al recrear algunos aspectos de los fenómenos biológicos. Los científicos estudian la lógica de los sistemas vivos mediante la creación de entornos artificiales, tratando de comprender el complejo procesamiento de información que define dichos sistemas. Si bien la vida es, por definición, viva, la vida artificial generalmente se conoce como datos confinados a un entorno y existencia digital.

La biología sintética es una nueva área de la biotecnología que combina la ciencia y la ingeniería biológica. El objetivo común es el diseño y construcción de nuevas funciones y sistemas biológicos que no se encuentran en la naturaleza. La biología sintética incluye la amplia redefinición y expansión de la biotecnología, con los objetivos finales de poder diseñar y construir sistemas biológicos de ingeniería que procesen información, manipulen productos químicos, fabriquen materiales y estructuras, produzcan energía, proporcionen alimentos y mantengan y mejoren la salud humana y el entorno.

Muerte

Los cadáveres animales, como este búfalo africano, son reciclados por el ecosistema, proporcionando energía y nutrientes para las criaturas vivientes.

La muerte es la terminación de todas las funciones vitales o procesos vitales en un organismo o célula. Puede ocurrir como resultado de un accidente, violencia, condiciones médicas, interacción biológica, desnutrición, envenenamiento, senescencia o suicidio. Después de la muerte, los restos de un organismo vuelven a entrar en el ciclo biogeoquímico. Los organismos pueden ser consumidos por un depredador o un carroñero y el material orgánico sobrante puede ser descompuesto por los detritívoros, organismos que reciclan los detritos y los devuelven al medio ambiente para su reutilización en la cadena alimentaria.

Uno de los desafíos para definir la muerte es distinguirla de la vida. La muerte parecería referirse al momento en que termina la vida o cuando comienza el estado que sigue a la vida. Sin embargo, es difícil determinar cuándo ha ocurrido la muerte, ya que el cese de las funciones vitales a menudo no es simultáneo en todos los sistemas de órganos. Tal determinación, por lo tanto, requiere trazar líneas conceptuales entre la vida y la muerte. Esto es problemático, sin embargo, porque hay poco consenso sobre cómo definir la vida. La naturaleza de la muerte ha sido durante milenios una preocupación central de las tradiciones religiosas del mundo y de la investigación filosófica. Muchas religiones mantienen la fe en una especie de vida después de la muerte o en la reencarnación del alma, o en la resurrección del cuerpo en una fecha posterior.

Extinción

La extinción es el proceso por el cual un grupo de taxones o especies desaparece, reduciendo la biodiversidad. El momento de la extinción generalmente se considera la muerte del último individuo de esa especie. Porque una especie' El rango potencial puede ser muy grande, determinar este momento es difícil y generalmente se hace retrospectivamente después de un período de aparente ausencia. Las especies se extinguen cuando ya no pueden sobrevivir en un hábitat cambiante o frente a una competencia superior. En la historia de la Tierra, más del 99% de todas las especies que alguna vez han vivido se han extinguido; sin embargo, las extinciones masivas pueden haber acelerado la evolución al brindar oportunidades para que nuevos grupos de organismos se diversifiquen.

Fósiles

Los fósiles son restos preservados o rastros de animales, plantas y otros organismos del pasado remoto. La totalidad de los fósiles, tanto descubiertos como por descubrir, y su ubicación en formaciones rocosas que contienen fósiles y capas sedimentarias (estratos) se conoce como registro fósil. Un espécimen preservado se llama fósil si es más antiguo que la fecha arbitraria de hace 10.000 años. Por lo tanto, los fósiles varían en edad desde el más joven al comienzo de la Época del Holoceno hasta el más antiguo del Eón Arcaico, hasta 3.400 millones de años.