¿Por qué las células se dividen (o se copian a sí mismas)?

La pregunta del "por qué"

¿Por qué se replican los organismos?

Dado que existen fuentes de mortalidad (extrínsecas y eventualmente intrínsecas), los organismos que no se replicaron simplemente terminaron desapareciendo. Aquellos que se replicaron eventualmente terminaron dando lugar a importantes linajes.

En otras palabras, la replicación ocurre porque aquellos que no se replicaron desaparecieron. También se debe a que una instancia única de las cosas puede desaparecer, por lo que regularmente realiza una copia de seguridad de su computadora (si lo hace).

La pregunta del "cómo"

¿Por qué mecanismo ocurrió la replicación temprana?

En realidad, no preguntaste al respecto, pero aquí hay algunas palabras de todos modos.

El mecanismo por el cual se produjo la primera replicación se desconoce principalmente, ya que es difícil investigar procesos específicos que ocurrieron hace tanto tiempo. El campo que estudia el origen de la vida se llama abiogénesis . Es posible que desee leer especialmente la sección sobre autoencierro, reproducción, duplicación y el mundo del ARN . También es posible que desee leer acerca de la autocatálisis .

Me temo que un resumen de las hipótesis existentes sobre los sistemas reproductivos tempranos está 1) fuera de mi capacidad y 2) difícilmente encajaría en el deseo de recibir un very (VERY VERY) easy explanation.

Hay dos problemas con su pregunta que conducen a posibles respuestas.

Primero, la suposición de que alguna vez hubo " una primera célula" es incorrecta. La vida en general ocurre en las poblaciones ; si hay uno de algo, por lo general hay otros. Y lo mismo ocurre con la química; por lo general, si tiene una molécula determinada en un lugar determinado, es probable que también haya otras allí (que llegaron allí de la misma manera que lo hizo la primera), y todas tienen reacciones similares (porque las moléculas similares se comportan de manera similar). Como la abiogénesis, el término general para el desarrollo de la vida a partir de la no vida, implica una química compleja que da como resultado sistemas autorreplicantes que dan como resultado la vida tal como la conocemos, todos esos principios también se aplicarían allí.

En segundo lugar, la suposición de que la primera vida fue una célula probablemente sea incorrecta (excepto si Dios creó la vida y comenzó con una célula, o alguna otra idea ad-hoc, por supuesto). La vida se define en parte por la autorreplicación , y la autorreplicación es también lo que permite la optimización de los sistemas para fines específicos a través de los procesos de evolución biológica (que requiere y es una consecuencia de la replicación imperfecta); lo que significa que tan pronto como obtenga un sistema de autorreplicación, estará en camino de tener vida, y las primeras células, tal como las conocemos, probablemente se desarrollaron bastante en ese proceso, porque ya están bastante optimizadas.

Desde esta perspectiva, la respuesta a su pregunta es que nunca hubo un problema de que "la primera célula" "decidiera" "replicarse" - la primera vida replicada por definición - y si era una célula o no es un problema completamente diferente. .

En cuanto a cómo la primera vida "decidió" replicarse: la replicación es una reacción química, no es como si el ADN moderno "decidiera" replicarse, es una reacción química que ocurre cuando las condiciones lo hacen inevitable. Los biólogos actualmente no saben cuáles fueron las primeras moléculas o sistemas autorreplicantes y cómo se replicaron sin los complejos mecanismos que permiten las reacciones químicas que hacen que el ADN se replique, pero la suposición es que fue una reacción química que ocurrió por la razón reacciones químicas. suceder: los componentes y las condiciones son tales que, siguiendo las leyes de la física, se produce la reacción química. Sin embargo, por si sirve de algo, debe tenerse en cuenta que, si bien el ADN no puede hacer nada fuera de los mecanismos de la célula, no ocurre lo mismo con el ARN; de hecho, pequeñas secuencias de ARN pueden emparejarse por sí solas en solución,

La abiogénesis es una pregunta científica sin respuesta, pero si desea obtener más ideas de lo que los biólogos creen que podría haber sucedido, puede consultar aquí:

https://en.wikipedia.org/wiki/Abiogénesis

De lo contrario, no puedo dejar de mencionar mi hipótesis favorita de la abiogénesis, que encuentro muy emocionante y (para mis ojos legos) convincente, y lo que es más importante, ilustra cómo "la primera célula" podría haber sido un paso bastante tardío en el desarrollo de la vida. . Aquí hay un video de uno de sus creadores hablando al respecto:

https://www.youtube.com/watch?v=gb7pZyks_HE

Básicamente, esos investigadores comenzaron observando la energía de las reacciones químicas que forman los componentes básicos de la vida y descubriendo cómo las reacciones naturales podrían generar esa energía. Descubrieron que las condiciones que ocurrían en los respiraderos hidrotermales eran propicias para tales reacciones:

http://journalofcosmology.com/Abiogenesis107.html

En artículos más recientes, conectan esto con comparaciones de células existentes para tratar de averiguar qué características tenía el Último Ancestro Común Universal de toda la vida, y juntando esas cosas construyen una imagen bastante coherente de los primeros "organismos" que se desarrollan dentro de los poros de el material de los respiraderos hidrotermales, que involucra reacciones químicas que produjeron moléculas complejas que promovieron la producción de otras moléculas de este tipo (incluidas proteínas, enzimas y ARN que pueden autorreplicarse y promover la creación de proteínas), y el desarrollo de membranas no tanto como una protección contra el mundo exterior sino para mantener la diferencia de energía entre el interior y el exterior de los poros ("gradientes de protones") que promovieron aún más las reacciones en cuestión,y las bacterias y las arqueas son el resultado de dos eventos independientes de células que se "desprendieron" de la roca porosa y se convirtieron en de vida libre.

http://nick-lane.net/wp-content/uploads/2016/12/Sousa-et-al-Phil-Trans.pdf

Aquí hay una figura de ese papel:

(Y esto va un poco a mi primer punto sobre que no hubo una sola primera célula; puede ver en esta hipótesis que habrían ocurrido muchos poros/reacciones a lo largo de gradientes de protones/grupos de moléculas complejas que reaccionan en bucles de retroalimentación positiva/auto -replicación de sistemas/formación de membranas/desprendimiento de células/etc. en un momento dado, lo que hace más probable un "paso adelante" (entre comillas porque es solo un paso "adelante" en retrospectiva; en ese momento sería una variación entre otros) que ocurran en algún lugar de esa población).

Aquí hay una historia,

Imaginemos que retrocedemos mucho tiempo atrás.

Imaginemos un montón de células. Algunos dividen. Algunos no. Y de vez en cuando, una célula se daña al azar por la luz ultravioleta, los productos químicos tóxicos o simplemente es devorada por otra célula.

Entonces, qué sucede... las células que se dividen pronto superan a las células que no lo hacen. Y en, digamos, 1 año, todas las células que encuentras son células que se dividen.

Y es por eso que las células se dividen. Una máquina autorreplicante pronto supera en número a las máquinas no autorreplicantes en virtud de su capacidad de replicación.

No se requiere pensar. Tampoco se requiere un diseño inteligente. Cualquier cosa, cualquier mutación aleatoria que haga que la máquina autorreplicadora funcione mejor, aunque sea un poco, pronto hará que esa revisión mejor y más eficiente supere en número a la versión original.

No es tanto la inteligencia como el agua que fluye cuesta abajo.

De hecho, así es como se fabrican algunas ribozimas artificiales. Un científico primero hace cientos de millones de secuencias aleatorias de ARN. Luego introduzca la mezcla en una prueba de actividad. Si se produce actividad, las moléculas son copiadas por la ARN polimerasa dependiente de ARN. Y se hacen más copias... y como la ARN polimerasa comete muchos errores... tienes una tasa de mutación. Los productos pasan por otra ronda de selección. Y así.

Y cuando el científico regrese más tarde en la semana... tienen una ribozima eficiente. ¿Diseñó el científico esta molécula... algún diseño inteligente? No. Casi no había inteligencia en el diseño del ARN. De hecho, dicho científico quiere estudiar esta mezcla de ribozimas y descubrir cómo funcionan.

En la naturaleza esa prueba es simplemente supervivencia. Estar presente el mayor tiempo posible para replicar tanto como sea posible.

El experimento que estoy describiendo es un experimento genérico para demostrar cómo podría desarrollarse el mundo del ARN. Varios ejemplos https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2652413/ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4390851/

En primer lugar, hay células que no se dividen. Por ejemplo, se ha demostrado que las células nerviosas del sistema nervioso central de los mamíferos tienen una vida muy larga y la regla es que no se dividen con el tiempo. Lo mismo es cierto para la mayoría de sus células musculares, pero aún así, el punto que usted infiere es correcto: las células se replican, de lo contrario, todas las células ya habrían muerto de vejez y la Tierra estaría sin vida. Por lo tanto, la respuesta a su pregunta está más en la línea de la respuesta a la pregunta: ¿Por qué siempre hay células que quieren dividirse? ¿Estás de acuerdo?

Ahora, tengo una pregunta en la sección de filosofía que puede encontrar relevante para la suya. esta aqui _ Allí pregunto sobre la relación entre la capacidad de "actuar por sí mismo" que se define como agencia y la noción de elección , por ejemplo, la capacidad de cualquier cosa para pasar a diferentes estados de una manera no determinista. Reduciré la terminología filosófica y le daré la respuesta corta que hice después de leer y discutir esta pregunta en Philosophy SE. Básicamente, la célula no tiene otra opción que elegir replicar. Sí, sé que esta respuesta puede parecer muy difícil de comprender, pero debe pensar en la célula no como una criatura de libre albedrío como usted, sino como una especie de "computadora" que tiene instrucciones en su "programa", por ejemplo, ADN cuando y dónde replicar y cuándo y dónde detenerse. Por lo tanto, tiene agencia (la capacidad de elegir) pero no tiene libre albedrío como tú o yo. Al igual que una computadora realmente no puede elegir qué hacer, es su programa el que le dice qué hacer.

Esta es la respuesta a su pregunta: no existe el "punto de vista de una célula" porque realmente no tiene libre albedrío . Si no tiene libre albedrío, no puede tener un "punto de vista". Al igual que la computadora no puede tener "puntos de vista", también. Divide porque está programado para hacerlo. Solo nos parece que la primera célula tenía alguna opción sobre qué hacer y qué no. La realidad es que el celular no es más que tu computadora con sistema operativo Windows. Si Windows dice dividir, se dividirá (si, por supuesto, pudo hacerlo). no hay elecciónque la célula se divida o no. Es justo lo que es su programa. Entonces, hasta que haya células programadas para hacer más copias de sí mismas que programen a sus descendientes para hacer más copias de sí mismas, habrá células que se dividirán porque el programa se autorreplica. Y al igual que cualquier otro virus informático hasta que el disco duro (por ejemplo, el entorno) le proporcione los medios para reproducirse, lo hará. ¿Puedes entenderme?

PS Sin embargo, si "traduce" su pregunta de por qué la primera célula tenía este "programa" para replicar, entonces la respuesta está en la química, no en la biología. Existe esta cosa llamada evolución química . Literalmente significa que el origen del "impulso de reproducirse" que eventualmente se convirtió en el "impulso" de dividirse fue un resultado directo de las interacciones entre reacciones químicas, no biológicas. Y las reacciones químicas son deterministas , por ejemplo, no tienen libre albedrío.. Una reacción simplemente no puede elegir ocurrir o no ocurrir. Ocurre bajo las condiciones naturales del medio ambiente y cuando la evolución química finalmente fue reemplazada por la evolución biológica, la causa de la primera se convirtió también en la causa de la otra. Esta es la forma de explicar el origen de la "voluntad" de la célula para replicarse y, como pueden ver a su alrededor, esta "causa" sigue prácticamente en acción en todas partes. Espero que puedas entender mi punto.