¿Podría surgir y existir vida macroscópica compleja sin células?

Permítanme comenzar con una referencia obligada a uno de los grandes constructores de mundos de la ciencia ficción: Hal Clement. En Needle , el visitante alienígena era una versión de ciencia ficción dura del clásico "blob". Se explicó que en lugar de ser descendiente de la vida usando células, vino de virus o algo así.

Tenga en cuenta que las investigaciones trabajan con cultivos "sin células", que es básicamente la suciedad del interior de una gran cantidad de células pero sin paredes que la dividen en pequeños compartimentos. (Desafortunadamente, Google no muestra ningún artículo popular que explique eso; solo artículos científicos que los usan y productos destinados a mantenerlos).

Algunos "compartimentos" en la naturaleza no son microscópicos. Mire las algas en particular.

Valonia ventricosa , una especie de alga con un diámetro que varía típicamente de 1 a 4 centímetros (0,39 a 1,57 pulgadas) se encuentra entre las especies unicelulares más grandes.

Sin embargo, usted preguntó acerca de complex .

Las células eucariotas pueden tener características como cilla y orgánulos internos al sumergirse en la célula con más membranas internas. Una célula que es grande en una dimensión, como una célula muscular o un nervio, puede tener múltiples núcleos.

Entonces, ¿cuál es la diferencia entre una celda grande y un montón de celdas? Quizás la distinción sea menos clara si los contenidos pueden moverse entre ellos más fácilmente y las particiones pueden ir y venir. Pero seguirá siendo como células múltiples porque no podría tener un solo núcleo controlando todo. Todavía tendría un alto grado de unidad incluso si los límites son fluidos.

nigel222 señala que un moho mucilaginoso plasmodial es exactamente eso: una sola membrana sin paredes. Esta supercélula se conoce biológicamente como sintio o cenocito (dependiendo de cómo se haya formado) y es esencialmente una bolsa de citoplasma que contiene miles de núcleos. Siga los enlaces a esos términos para obtener más información sobre su tema de interés aquí.

Puede consultar el Coloquio semanal de SETI sobre las leyes de potencia, la evolución predecible y los límites de la vida . En una diapositiva muestra que “las cosas cambian” cuando se alcanzan los límites y se necesita un mayor nivel de organización para progresar. Esto incluye el límite entre las células simples en forma de bolsa y las que tienen una organización interna compleja, y nuevamente con la más grande de ellas y la vida multicelular.

Por lo tanto, será necesario superar los límites en un tamaño particular. ¿Podría la naturaleza encontrar un camino diferente? La vida multicelular fue una solución fácil ya que las células se dividen de todos modos: simplemente quédate y coopera en mayor medida. Pero al comprender cuáles son los problemas con el crecimiento y el mantenimiento con respecto a la energía y los recursos, es posible que encuentre una idea para inspirar una solución diferente que pueda ser plausible en una buena historia de ciencia ficción.

¿Sin que surjan células en ningún punto, te preguntarás? No me parece. ¿Qué mantendría todas las cosas juntas, y cómo es que eso no es una celda? Se cree que mantener un compartimento para mantener todas las cosas juntas es un punto de partida esencial para que la vida real surja de la protovida, pero eso podría ser solo nuestra imaginación limitada. ¿A qué te refieres con no tener células en absoluto?

¿Qué pasaría si el componente básico de una forma de vida alienígena se desarrollara en el exterior de su estructura básica en lugar del interior ?

Las células usan membranas para contener todas las "cosas" que flotan en su interior, pero las proteínas pueden "pegarse" al exterior de las superficies bidimensionales y, en algunas circunstancias, moverse a lo largo de esas superficies. En realidad, esto podría ser un medio igual de eficiente para iniciar la vida; menos libertad para moverse, pero debido a que están bloqueados en una superficie bidimensional, tienen una mayor probabilidad de que las proteínas colisionen, interactúen y formen nuevas estructuras exóticas.

Podría terminar con un mundo en el que los componentes básicos de la vida están 'al revés' en comparación con las células, con forma de cadenas o redes de proteínas en lugar de gotas encerradas. Todas las proteínas se moverían a lo largo de estas cuerdas en lugar de flotar en un medio líquido.

La vida en un mundo así probablemente se vería y se comportaría de manera muy, muy diferente. Toda la vida en la Tierra opera de acuerdo con la suposición básica de formar una barrera contra el mundo exterior. La vida en este mundo alienígena podría ser más propensa a formar conexiones con otros organismos en lugar de mantenerlos alejados y eventualmente podría evolucionar hacia un solo organismo que abarca todo el planeta.

Puede depender del significado de "macroscópico".

Dado que las características de los organismos microscópicos dependen en gran medida de la presión y la resistencia mecánica de la membrana celular, es posible encontrar organismos muy grandes con características unicelulares si se encuentra la presión adecuada o el material adecuado para una membrana celular (ver las algas en la respuesta de JDlugosz ).

Si dejas que los grandes organismos unicelulares evolucionen durante mucho tiempo, pueden desarrollar un cierto nivel de complejidad al desarrollar orgánulos u otras estructuras dentro de la célula. Eso puede hacer lo que quieres/necesitas.

De hecho, tomando un gigante gaseoso (un entorno de alta presión donde, a la altitud adecuada, se cree que algunos gases son casi sólidos), puede encontrar el lugar perfecto para que evolucione la vida unicelular compleja.

Si una vida unicelular tan compleja se extrae de su entorno y logra sobrevivir (digamos, siendo transportada por una especie alienígena desde su gigante gaseoso a un planeta rocoso de alta presión), incluso pueden desarrollar sensibilidad al contacto con un entorno más manejable ( no solo está hecho de gas casi sólido).

Espero que eso ayude. ;)

Tomando la sugerencia de orgánulos/estructuras que se desarrollan en el exterior de una "membrana" como se mencionó anteriormente en una dirección ligeramente diferente, ¿qué pasa con una forma de vida donde los núcleos se unen y se mueven a lo largo de fibras o estructuras internas similares, y tal vez estas estructuras podrían evolucionar más tarde para tomar en las funciones de una especie de esqueleto o incluso de un músculo?

Imagine una forma de vida como el moho mucilaginoso de arriba, donde contiene una cantidad de fibras, y cuando se acerca a algún tipo de obstáculo, enemigo o fuente de alimento, puede "transportar" núcleos o incluso orgánulos similares a las mitocondrias en la dirección de ese "encuentro". para procesar, combatir (químicamente) o digerir lo que sea que encuentre. Una vez hecho esto, los orgánulos o núcleos (o, de hecho, cualquier estructura hipotéticamente posible) se pueden mover a otros lugares, o simplemente distribuirse uniformemente de acuerdo con una regulación similar a la de la ósmosis.

El problema con tales fibras o estructuras internas, por supuesto, es que restringirían la plasticidad del organismo, por lo que podrían tener que adoptar una forma fija. Podría trabajar con eso, haciéndolos crecer como lo haría un árbol, con ramas fijas, etc., o podría argumentar que incluso estas fibras con forma de esqueleto se pueden empalmar y/o volver a ensamblar según sea necesario.

Todo el organismo estaría encerrado en una membrana o pared dependiendo de su nicho evolutivo.

Obviamente, todo esto puede ser increíblemente improbable, pero me parece como mínimo plausible.

Quizás. Puedes imaginar un planeta que comenzó con un entorno alcalino, en lugar de ácido, específicamente alcalino por el tipo de mineral, no por el tipo de amoníaco. Las aminas e iminas no son muy estables cuando se tratan con una base, y es seguro que las aminas cuaternarias o la colina que forma las membranas celulares similares a la tierra no podrán sintetizarse, y mucho menos formarse naturalmente en tales entornos. Lo que obtienes entonces es un planeta que estaba atrapado en un mundo de ARN, en el que los azúcares están más disponibles que las grasas o los hidrocarburos.

Cualquiera que sea la vida que obtenga, se ensamblará ARN o proteínas que forman estructuras rígidas y atómicamente perfectas que se asemejan más a virus que a células, cristales en lugar de carne. El origami de ADN es un enfoque útil para la nanotecnología hoy en día, y ciertamente no lo veo si no se pueden diseñar organismos vivos a partir de él. La proteína se une a los ácidos nucleicos, por lo tanto, obtienes todas las diferentes herramientas efectoras, los ribosomas están hechos de ARN que se une fácilmente a la proteína o al ADN.

Construya un andamio de ARN o proteínas entrelazadas (el ARN se parece mucho al ADN) que forme estructuras repetitivas o cristalinas, luego obtendrá una nanofábrica. Eso potencialmente puede hacer copias de sí mismo. El ADN puede hacer ADN, el ARN puede hacer ARN y el ARN puede hacer proteínas, por lo tanto, el requisito mínimo para la vida es realmente mantener el dogma central en marcha.

Luego agregamos alguna forma de nanoensamblaje, que es muy común en todos los organismos vivos (motor flagelar en microbios o ensamblaje de poros nucleares), luego obtenemos un "organismo" viral multiparticular que funciona tan bien como las células en la tierra, no es mejor. Después de todo, todas las funciones conocidas del transporte de la membrana celular se basan en proteínas, con la excepción de la difusión de algunos gases o toxinas no deseadas.

Por lo tanto, no podemos descartar una sustitución hecha con proteínas que se especializan (en tales trabajos). La evolución de tal vida, si es que evoluciona, probablemente ocurriría dentro de geodas o fisuras, donde la diferencia de concentración impulsa el proceso de cristalización, formando las primeras "partículas" cristalinas que se convertirían en la piedra angular de todas las demás formas de vida superiores.

Curiosamente, tales formas de vida basadas en ARN tienen una probabilidad mucho mayor de evolucionar individualmente más grandes, en lugar de formar un análogo o lo que llamamos "organismos multicelulares". Es más probable que estén presentes cálculos de alto orden basados ​​en mecanismos de relojería, o "mentes", a diferencia de los procesos electroquímicos que forman los cerebros de los animales. (puede evitar errores molestos cuando su fabricación es atómicamente perfecta, por lo que no hay lugar para ningún error).

Espere ver muchas criaturas "tic tok" en esos planetas. Además, las ribozimas no son apreciadas por su capacidad para generar energía, así que espere ver la termodinámica como una solución prevaleciente, completa con todas las máquinas de vapor evolucionadas naturalmente (como reemplazo de la fotosíntesis) y muchos análogos gigantes de enzimas u otras biomoléculas. (¿Alguien quiere un dinosaurio mecánico que funcione con vapor, o un robot sensible completamente vivo hecho de plástico?) puedes hacer de este un mundo o ubicación macromolecular o steampunk/clockpunk para tus posibles protagonistas, incluso con cosas como una espada molecular o monturas puramente mecánicas por descubrir.

Todo depende del grado de complejidad requerido en su forma de vida unicelular.

Como ya se señaló, ya tenemos formas de vida unicelulares "enormes" (varios centímetros o más).

En nuestra línea de evolución, la membrana celular es un componente esencial de cualquier organismo complejo porque se especializa en varias funciones esenciales (por ejemplo: transmisión de señales, pinocitosis, transporte activo, etc.) que son difíciles de imaginar en una sola célula.

A medida que crecen las dimensiones y la complejidad, surge la necesidad de medios especializados para transportar "materiales" a través del organismo y procesarlos. En nuestra línea evolutiva esto se logra especializando las células para formar vasos sanguíneos, intestino, pulmones, riñones, etc. en un cuerpo unicelular todas estas funciones tendrían que ser realizadas de alguna manera por orgánulos internos, lo cual puede ser posible, pero seguramente no fácil ni probable. . También sería discutible si esta "megacelda" dividida en miles de secciones, cada una dedicada a una función, realmente puede considerarse una sola celda.

En general una sola célula lo es porque tiene una sola copia del código genético (los sincitios no se consideran una sola célula, sino múltiples células sin separar membrana ya que tienen múltiples núcleos); no es fácil comprender cómo una sola copia puede ser suficiente cuando las dimensiones y la complejidad crecen.