Evolución biológica y la II ley de la termodinámica (Presentación PowerPoint)

Desde una célula procariota hasta seres multicelulares eucariotas es inevitable pensar que desde la creación de la vida, fue aumentando el orden en los distintos organismos vivos. Los organismos se fueron complejizando espontáneamente. Lo paradojal.

También se puede notar que una vez desaparecida una especie, esta no vuelve a aparecer sobre la faz de la Tierra. Lo que se intuye que quizás exista cierta irreversibilidad en los procesos evolutivos. El objetivo de nuestro trabajo es comentar la base teórica que permite explicar estos puntos.

Schrodinger y la entropía negativa En su libro llamado “¿Que es la vida?”, plantea que los seres vivos, al contrario de la tendencia general dictada por la 2da ley de la termodinámica, mantienen o disminuyen su entropía alimentándose de lo que él llama, entropía negativa; pero los desechos que se eliminan y el calor que liberan son entrópicamente positivos.

Con el fin de crear un sistema final a partir de un sistema inicial, un mínimo de entropía negativa y energía son requeridos. Dependiendo de la eficiencia del proceso (que depende de muchos parámetros) los gastos de la entropía negativa y Energía negativa y Energía en un determinado proceso será más grande que el mínimo teórico. Para mantener un sistema, es necesario que exista un flujo de entropía negativa y energía

En el caso de los seres vivos, esta misma estructura explica lo que se conoce como “piramide de la vida”. Los seres vivos han evolucionado de tal manera que extraer de manera eficiente la entropía negativa y la energia de la radiación de fotones del Sol. En la base de esta pirámide se encuentran las especies que utilizan procesos fotosintéticos para sintetizar compuestos orgánicos altamente estructurados tales como hidratos de carbono. La entropía de los materiales utilizados se reduce gracias a la entropía negativa.

Los animales utilizan la energía del Sol y la entropía negativa indirectamente y, por tanto, dependen de las especies fotosintetizadoras. Durante la alimentación y la digestión, la energía y la entropía negativa se extraen con el fin de construir y mantener un organismo mayor jerarquía (herbívoro/carnívoro). A medida que se sube en la piramide la cantidad de energía en el sistema va diminuyendo. Esto se debe en parte a que la energía que viene del Sol no se utiliza, o tambien, a que parte de la energía adquirida por los seres vivos es eliminada en forma de calor por los distintos procesos metabolicos que usan para mantener su estado estacionario.

De esta manera, es esta perdida de energía la causa de que la entropía del universo aumente. En una vision general, el Sol esta actuando como una fuente calida y el universo como una fuente fria, en donde finalmente la entropía total tiende a aumentar tal como lo indicaria la segunda ley de la termodinamica.

Las tendencias… Todas las especies de la tierra tienden a ser seleccionadas de forma tal que puedan aprovechar cada vez más y mejor el consumo de esta entropía negativa. Esto implica dos cosas: por un lado, la evolución de una especie; y por otro, el surgimiento de otras nuevas que pueden o no desplazar a las anteriores.

Entonces… ¿Hay vuelta atrás? ¡NO! La evolución parece ser irreversible… Dollo, en su ley, nos dice a grandes rasgos que la probabilidad de que una mutación haga reaparecer un carácter que se perdió, es baja. Entonces, si para la reaparición de una especie necesitáramos volver atrás muchas mutaciones, esta probabilidad sería prácticamente CERO.

Matlab ilustra Se parte de una población de tamaño N que genera descendencia. Así, se suceden las generaciones la población original va acumulando mutaciones al azar en su descendencia. Puede extinguirse una población o una especie entera viéndose así si la especie adquiere caracteres que la benefician o no. Luego de varias generaciones una de las poblaciones acumulo suficientes mutaciones como para diferenciarse de las otras: NUEVA ESPECIE. El programa toma esta nueva especie y vuelve a correr desde el inicio.

Foto loca

Entonces concluimos No se violó la 2da ley: nosotros, los vivos, bajamos nuestra entropía a costa de la entropía negativa y energía solar, pero como desechamos y emanamos entropía de la buena, incrementamos la universal. Entonces podemos seguir evolucionando irreversible y tranquilamente.