miércoles, 9 de septiembre de 2015

¿Qué es la muerte en términos científicos?

La muerte, definida por la RAE como “cesación o término de la vida”, ha fascinado a la humanidad desde sus inicios. Ha sido un tema frecuentemente abordado por la filosofía y prácticamente todas las religiones del mundo tienen una interpretación sobre su significado.

Es común encontrar en distintas culturas alrededor del mundo y a lo largo de la historia, que el tema de la muerte se vea, también, acompañado de creencias sobre la posibilidad de volver de ella o de continuar existiendo pese a ella. Por nombrar tan solo un par de ejemplos, los antiguos egipcios consideraban que existía otra vida después de la muerte, la cual solo podía ser disfrutada con el mismo cuerpo que uno utilizó durante su vida, razón por la que se le preservaba y enterraba con alimentos y utensilios. Durante la misma época, por otro lado, en la antigua Mesopotamia se creía que los seres humanos habían sido creados con una mezcla de arcilla y sangre de dios, por lo que eran parcialmente inmortales. Para ellos, el cuerpo moriría pero su conciencia continuaría existiendo sin éste (History, 2014).



Por otra parte, gracias a los avances de la ciencia, hoy en día nuestra comprensión de la muerte es muy distinta a las interpretaciones mitológicas. Para entender lo que es la muerte, sin embargo, necesitamos entender, primero, lo que es la vida.

La vida está contenida en los procesos biológicos continuos en los organismos compuestos exclusivamente de materia, la cual está regida por las mismas leyes físicas, ya sea que compongan un organismo vivo o un objeto inanimado.

Dentro de cada una de nuestras células constantemente están ocurriendo reacciones químicas potenciadas por la glucosa y el oxígeno que se utilizan para producir la molécula adenosín trifosfato (ATP, por sus siglas en inglés).

La molécula ATP les da la energía a las células para realizar sus procesos, tales como el crecimiento, la reproducción, reparación, etc. Estos procesos luchan constantemente por revertir un proceso físico natural llamado entropía, que constantemente separa, dispersa y fragmenta la materia si es que ésta no es empujada y mantenida en “su lugar”(Hayes, 2014).


Se necesita una gran cantidad de energía para producir las moléculas que componen un organismo, pero se necesita aún más energía para mantenerlas posicionadas en donde necesitan estar para que el sistema vivo funcione. Esto puede ser explicado en términos físicos mediante el segundo principio de la termodinámica: “En un sistema aislado la entropía siempre aumenta o, como mucho, permanece constante” (Pérez, 2012).

Ello quiere decir que para que un sistema se mantenga funcionando continuamente necesita recibir energía de una fuente externa, sea este sistema un motor, un ser vivo, una polea, un reloj, etc., de lo contrario, progresivamente irá deteriorándose en su funcionamiento hasta que este cese por completo.
La dispersión de la materia, o entropía, puede ser, también, entendida observando el calor.

Desde el punto de vista mecánico, el calor puede ser explicado como resultado del movimiento microscópico de los átomos y las moléculas que componen la materia. El calor puede ser representado como un movimiento veloz de las partículas, mientras que el frío como un movimiento lento. A mayor velocidad del movimiento de las partículas, mayor calor. A menor velocidad de movimiento, menor el calor o mayor el frío.

En la teoría molecular del calor los fenómenos termodinámicos tienen una interpretación mecánica sencilla. Por ejemplo, cuando ponemos en contacto un cuerpo caliente con otro frío las moléculas del cuerpo caliente reparten su energía cinética con las del cuerpo frío mediante los choques entre ambas. Las que se movían más rápido terminan moviéndose más lento y viceversa. Al final las temperaturas se igualan, lo que quiere decir que la velocidad promedio termina siendo la misma.

Dado que la entropía en los sistemas aislados se mantiene o aumenta hasta el límite, es viable postular que los sistemas tienden al estado de máxima entropía. Ello, no significa otra cosa que tender a su estado más probable. El siguiente ejemplo lo ilustrará:

Supongamos que tenemos cuatro bolas y dos cajas. Numeraremos cada una de las bolas del 1 al 4 y llamaremos a las cajas Caja A y Caja B. En la siguiente tabla se ilustran todas las formas posibles de distribuir las cuatro bolas en las dos cajas:



Notaremos que hay un total de 16 posibles combinaciones o estados posibles. Sin embargo, observamos en la tabla que el estado más probable es el de encontrar la mitad de las bolas en una caja y la otra mitad en la otra caja, es decir la dispersión más equitativa. Es factible realizar un simple cálculo matemático para demostrar que cuando el número total de bolas tiende a infinito, la probabilidad de la dispersión más equitativa tiende a 100%. Sean bolas o partículas, el fenómeno tenderá a ocurrir del mismo modo incluso si en lugar de dos cajas A y B tuviésemos una sola caja con un lado A y un lado B del mismo volumen cada uno.

El estado más probable es, por lo tanto, el de la distribución o dispersión equitativa de las partículas, así como su desintegración (por ser la dispersión de sus partes). La irreversibilidad de los procesos físicos (o improbabilidad de que las partículas se reordenen solas) es consecuencia de que el estado inicial de mínima dispersión es muy poco probable.

Dentro de un organismo vivo, el fenómeno de la entropía determina que las moléculas tiendan a disiparse en el espacio, trasladándose de áreas de alta concentración hacia áreas de baja concentración e incluso a descomponerse en moléculas más pequeñas que seguirán dispersándose.

Entonces, las células necesitan revertir la entropía constantemente para mantener al sistema vivo ordenado y organizado, por lo que siempre requieren oxígeno y glucosa que obtienen del medio externo. En otras palabras, los organismos necesitan constantemente obtener materia prima de la respiración y la ingesta de alimentos y líquidos para reemplazar los químicos ya utilizados en la reversión de la entropía, llamada también neguentropía (Ortiz, 2011).

El proceso en el que las células sucumben completamente a la entropía es lo que llevaría al organismo al estado que todos conocemos como "muerte". De hecho, algunos médicos prefieren referirse a la salud como la predominancia de la neguentropía en el cuerpo y a la enfermedad como la predominancia de la entropía en el cuerpo (íbid.).


Pero comprender la muerte a este nivel no es un mero adorno intelectual, sino un primer paso hacia lo que por milenios ha permanecido como una quimera.

La muerte, como proceso entrópico, teóricamente, puede ser revertido utilizando tecnología mecánica microscópica que coloque manualmente todas las moléculas de regreso en la posición original e inyectando ATP en todas las células al mismo tiempo, para que el organismo sencillamente, reinicie donde se quedó (Hayes, 2014). Si bien hasta la fecha de este trabajo la tecnología moderna no cuenta aún con las herramientas para llevar a la práctica dicha propuesta, una alternativa futura sería el desarrollo de nanorrobots que realizaran el trabajo.


Al pensar en los organismos vivos como materia con la propiedad de revertir temporalmente la entropía a costa de acelerarla en otro sistema con el que esté interrelacionada, la muerte solo es un estado físico producto de alguna interrupción física de dicho balance a nivel microscópico. Dicho balance puede ser recuperado mediante lo que, quizá, en un futuro podría llamarse “bioarquitectura molecular”. Si bien para muchos la muerte y sus causas podrían ser un misterio filosóficamente irresoluble, la historia parece sugerir que en la ciencia no hay misterios, sino acertijos.


Referencias:

Hayes, R. (2014). At what moment are you dead?  Recuperado el 1 de junio de 2015, de https://www.youtube.com/watch?v=5c6C3rHOdf8

History. (2014). History of Death: Death in ancient civilizations. Recuperado el 7 de junio de 2015, de http://www.history.co.uk/study-topics/history-of-death/death-in-ancient-civilisations

Ortiz, P. (2011). La explicación informacional. Centro de investigación Anastomosis: Lima.

Pérez, A. (2012). La teoría cuántica: La revolución de lo muy pequeño. EDITEC: España.

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