Nick Lane es profesor de bioquímica evolutiva en el University College London. Ha recibido numerosos premios por sus escritos científicos.

A continuación, Nick comparte 5 ideas clave de su nuevo libro, El transformador: la alquimia profunda de la vida y la muerte. Escuche la versión de audio, leída por el propio Nick, en la aplicación Next Big Idea.

1. Al principio fue el ciclo de Krebs.

En el corazón de la vida hay una serie de reacciones sorprendentemente ambivalentes e hilarantes llamadas el ciclo de Krebs. Esto puede sonar como la bioquímica en los libros de texto de hace décadas, pero guarda el secreto detrás de lo que hace que un planeta cobre vida y acabe con nuestras vidas.

La mayoría de nosotros conocemos el ciclo de Krebs como un ciclo de reacciones bioquímicas asociadas con la generación de energía en las células. En resumen, cuando quemamos combustibles como la glucosa en la respiración celular, primero los descomponemos en moléculas más simples compuestas de carbono, hidrógeno y oxígeno. Estos son los medios que componen el ciclo de Krebs. Luego nos deshacemos del carbono como monóxido de carbono.₂Quemamos hidrógeno en oxígeno. La energía liberada se utiliza para impulsar una carga eléctrica en las membranas profundas dentro de nuestras células. Esta carga es tan intensa como un relámpago: si te redujeras al tamaño de una molécula, ¡sentirías una carga eléctrica de 30 millones de voltios por metro!

El ciclo de reacciones que eliminan el dióxido de carbono₂ Y el hidrógeno de los alimentos para generar energía puede actuar de forma reversible en algunas de las bacterias más antiguas. Usan energía para convertir los gases del medio ambiente (dióxido de carbono e hidrógeno) en los componentes básicos de la vida, en el corazón del metabolismo. La vida produce todo lo que necesita de estas moléculas: aminoácidos para producir proteínas, lípidos para las membranas y nucleótidos para las moléculas informativas de ADN y ARN.

Lo nuevo es que las reacciones que componen el ciclo de Krebs y más allá pueden ocurrir espontáneamente. El ciclo de Krebs es el motor de la vida, transformando los gases en seres vivos. Los genes surgieron de este vórtice metabólico. Pero ahora nos enfrentamos a una situación extraña: el ciclo de Krebs crea y destruye al mismo tiempo, dándole el yin y el yang (argumento) que todavía dictan cómo funcionan nuestros genes, incluido el riesgo de enfermedad.

2. El metabolismo da sentido a la información genética.

Las tres cosas más importantes en la vida son la información genética, el flujo de energía y el metabolismo. Tendemos a pensar que la información es de suma importancia, que los genes determinan todo lo demás. Pero esta visión genera una grave paradoja en el origen de la vida. ¿De dónde viene toda esta información? De hecho, los genes, la energía y el metabolismo tienen propiedades que indican cómo comenzaron. Sugieren que el flujo de energía y el metabolismo surgieron Antes La información genética – y aún constituye el trabajo de los genes.

Tendemos a pensar que la información es de suma importancia, que los genes determinan todo lo demás. Pero esta visión genera una peligrosa paradoja en el origen de la vida”.

La primera característica es que el flujo de energía en biología es impulsado por cargas eléctricas a través de la membrana que separa el interior de la célula del mundo exterior. Ahora sabemos que algunos ambientes geológicos, como los respiraderos hidrotermales, tienen una microestructura similar donde las cargas eléctricas cruzan las barreras inorgánicas que rodean los poros similares a células. Pero, ¿qué pueden hacer tales cargas eléctricas en un mundo inorgánico? La respuesta es que las cargas eléctricas pueden impulsar la reacción entre dos gases estables que no reaccionaron, el dióxido de carbono y el hidrógeno, para formar los intermediarios del ciclo de Krebs y todo el resto del metabolismo.

Esta es la segunda particularidad: la vida comienza con hidrógeno y dióxido de carbono₂Realiza un seguimiento de todos los procesos metabólicos de forma automática, hasta la fabricación de los componentes básicos de los nucleótidos a partir del ARN y el ADN. No depende de la información genética sino de la termodinámica. El metabolismo es tan espontáneo como el flujo de agua por las laderas. Solo pasa. No hay necesidad de genes para dirigirlos.

La tercera característica es el propio código genético. Hay evidencia que indica interacciones directas entre las letras del ADN y los aminoácidos de las proteínas. Esto significa que el código no es aleatorio. Una pieza aleatoria de ARN formará una pequeña proteína, dándole una secuencia definida por esas interacciones no aleatorias. Si esto acelera el metabolismo (el ciclo de Krebs, por ejemplo), se seleccionará la secuencia aleatoria. Esto significa que no hay problema con el origen de la información en biología.

3. Los primeros animales evolucionaron a través de un proceso de equilibrio metabólico altamente interconectado.

La vida comenzó a utilizar el ciclo de Krebs para convertir los gases en células vivas, el motor de la biosíntesis. Pero los animales modernos lo usan en la biosíntesis. Y el para la generación de energía. No pueden hacer girar el ciclo en ambas direcciones al mismo tiempo, entonces, ¿cómo lo lograron?

El ciclo de Krebs es más una ruleta que un ciclo completo. El flujo de movimiento metabólico debe controlarse para llevar a cabo ciertas funciones. Los organismos unicelulares que llegaron antes que los animales solo podían hacer una cosa a la vez, por lo que necesitaban ajustar su flujo de tráfico. Pero los animales tienen múltiples tejidos y pueden equilibrar el flujo de tráfico a través del ciclo de Krebs en un tejido de manera diferente que en otros tejidos. Es una especie de simbiosis entre tejidos mutuamente dependientes.

“Los primeros animales surgieron en un período desesperado en la historia de la Tierra, cuando se congeló en el ecuador al nivel del mar, y los niveles de oxígeno en el océano se ‘parcharon’ de mayor a menor”.

Los primeros animales surgieron en un período desesperado en la historia de la Tierra, cuando se congeló en el ecuador al nivel del mar y los niveles de oxígeno en el océano se “parcharon” de mayor a menor. Los primeros animales que sobrevivieron a esos tiempos turbulentos fueron pequeños gusanos que eran buenos para desenterrar lodo tóxico con poco suministro de oxígeno. Tuvieron que lidiar con altas concentraciones de dióxido de carbono.₂ y sulfuro de hidrógeno en las alcantarillas, que limpia rápidamente su sistema. Esto pone un premio a la simbiosis entre los tejidos.

Uno de los períodos más famosos en la historia de la vida fue la explosión del Cámbrico, cuando los animales identificables más antiguos irrumpieron en el registro fósil. Hubo otros animales antes que ellos, los ediacáricos, que en su mayoría desaparecieron sin dejar rastro. Tenían una forma simple y carecían de tejido, lo que explica su exposición a niveles alterados de oxígeno. Se asfixiaron antes de la explosión del Cámbrico. Cuando los niveles de oxígeno finalmente aumentaron, nuestros antepasados ​​se sobrealimentaron.

4. El metabolismo es lo que sobrevive ElExplica por qué envejecemos y morimos.

Somos tan conscientes de la gran cantidad de información almacenada en nuestros genes que a veces pasamos por alto lo obvio. No hay diferencia en el contenido de la información entre un ser vivo y otro que murió hace un momento. Lo que se detiene es el metabolismo.

El metabolismo es la suma de las reacciones que ocurren en un organismo en un momento dado. El metabolismo nos mantiene vivos – es lo que vivimos El. En una de nuestras células se producen más de mil millones de reacciones metabólicas cada segundo. Eso es aproximadamente cien mil billones de trillones de interacciones en el último segundo, o mil millones de veces el número de estrellas en el universo conocido. No todas estas reacciones funcionan correctamente y el daño inevitablemente se acumula.

A medida que envejecemos, nuestra respiración comienza a ser más lenta y esto afecta la forma en que gira el ciclo de Krebs. En lugar de quemar hidrógeno que ha sido extraído del ciclo de Krebs, o usar materia prima para construir las moléculas de la vida, el ciclo se ralentiza o se invierte. Nuestras células comienzan a comportarse como esas antiguas bacterias, fijando dióxido de carbono₂, para ganar más de mí. Estoy disminuyendo la velocidad y aumentando de peso. Pero los peores culpables son las células cancerosas, que convierten el ciclo de Krebs en un entorno que aumenta el crecimiento.

“Si queremos luchar contra el cáncer, debemos oponernos a este cambio epigenético”.

A menudo pensamos en el cáncer como una enfermedad del genoma, una acumulación de mutaciones que convierte a nuestras células en el lado oscuro. Pero el mayor factor de riesgo para el cáncer es la edad, y esto no tiene nada que ver con la acumulación de mutaciones. En cambio, la ralentización del metabolismo activa o desactiva miles de genes, lo que lleva a nuestras células a un estado genético senescente que favorece el crecimiento y la mutación. Si queremos luchar contra el cáncer, debemos oponernos a este cambio epigenético.

5. La conciencia está integrada, retroalimentación en tiempo real sobre nuestro estado metabólico.

¿Qué es sentir -amor, hambre o dolor- en términos físicos? No hay una razón clara por la que se deban liberar neurotransmisores o despolarizar las neuronas. Sentir Como nada en absoluto.

Déjame ir a la velocidad. El gas xenón inerte actúa como anestésico y puede facilitar la transferencia de electrones al oxígeno en la respiración celular, pero sabemos poco. Esto jugaría con las cargas eléctricas en las membranas ubicadas en lo profundo de las células y la retroalimentación en todos los aspectos del metabolismo durante el ciclo de Krebs. Vinculará los miles de millones de reacciones por segundo que ocurren dentro de nuestras células a una retroalimentación integrada: la carga eléctrica en las membranas.

Las cargas eléctricas en movimiento generan un campo electromagnético, y los patrones eléctricos fluctuantes del EEG, o EEG, pueden reflejar la actividad de las membranas involucradas en la respiración. El campo electromagnético puede empujar el agua y todas las moléculas dentro de la célula a un estado de oscilaciones simpáticas. ¿Podría ese estado de resonancia sonar como algo?

La respiración celular ocurre en las mitocondrias, los centros de poder en la célula, que alguna vez fueron bacterias de vida libre. La membrana celular de las bacterias las separa y las conecta con el mundo exterior. Transfiere todo lo importante para una célula sobre ese mundo exterior al lenguaje del metabolismo, encerrándolo como potenciales eléctricos en la membrana.

Sense es un campo electromagnético que captura, para cada momento fugaz, qué tan bien está una célula, metabólicamente, en relación con el mundo, brindando información integrada en tiempo real sobre qué hacer a continuación. Si me equivoco, por ejemplo, si me infecto con un virus, la bacteria desconectará rápidamente, romperá el voltaje en la membrana y terminará con su vida. ¿Esto se siente como una cosa? ¿Como no? El sentimiento está íntimamente relacionado con el proceso de la vida. Las emociones son lo que nos hace humanos, y muy bien también nos conectan a través de vibraciones emocionales con el resto de la vida.

Para escuchar la versión de audio leída por el autor Nick Lane, descargue la aplicación Next Big Idea hoy: