Investigadores de la Universidad Queen Mary de Londres han propuesto una idea fascinante que vincula las leyes más profundas de la física con la existencia de la vida. Su trabajo sugiere que las constantes fundamentales del universo se encuentran dentro de un rango muy estrecho que permite que los fluidos fluyan dependiendo de las células vivas. Si esas constantes fueran ligeramente diferentes, el agua, la sangre y otros fluidos que sustentan la vida podrían comportarse de manera tan diferente que nunca habrían surgido organismos complejos.
Investigación, publicada Avances de la ciencia En 2023, basado en trabajos anteriores del físico Kostya Trachenko y sus colegas que muestran que la viscosidad de los fluidos está directamente relacionada con constantes físicas fundamentales. Este hallazgo estableció un límite inferior sobre qué tan “fluible” puede ser un líquido. El nuevo estudio extiende la idea a la biología, preguntando si las mismas leyes físicas que dan forma al universo también determinan silenciosamente cómo pueden funcionar las células.
Por qué el flujo de fluidos es importante para la vida
La vida depende del movimiento a escala microscópica. Los nutrientes deben viajar a través de las células, las proteínas deben plegarse correctamente y las moléculas deben difundirse constantemente a través del ambiente acuoso. Todo esto depende de la viscosidad, la propiedad que determina la facilidad con la que fluye un líquido.
Según los investigadores, el universo parece operar dentro de una ventana sorprendentemente estrecha y “bioamigable”, donde la viscosidad y la expansión son adecuadas para la vida. Si las constantes que rigen la física cambian sólo un pequeño porcentaje, los fluidos necesarios para la biología pueden ser dramáticamente más espesos o más delgados.
“Comprender cómo fluye el agua en una taza puede estar estrechamente relacionado con el gran desafío de descubrir las constantes fundamentales. Los procesos de vida dentro y entre las células vivas requieren movimiento, y es la viscosidad la que establece las propiedades de este movimiento. Si las constantes fundamentales cambian, entonces la viscosidad afectará en gran medida la vida tal como la conocemos. Por ejemplo, si el agua en su forma actual no existiera o existiera como alquitrán. Esto se aplica fuera del agua, por lo que toda la vida que utiliza el estado líquido para funcionar se verá afectada”.
El equipo dice que las consecuencias se extenderán más allá del agua potable o del océano. La sangre humana, los fluidos celulares y las sustancias químicas que impulsan la vida dependen de características de flujo cuidadosamente equilibradas.
“Cualquier cambio en las constantes fundamentales, incluidos aumentos o disminuciones, sería igualmente mala noticia para el flujo y la vida basada en fluidos. Esperamos que la ventana sea bastante estrecha: por ejemplo, con sólo un pequeño cambio porcentual en constantes fundamentales como la constante de Planck o la carga de electrones, la viscosidad de nuestra sangre se volvería demasiado espesa o demasiado delgada para que el cuerpo funcione”. El profesor de física Kostya Trachenko.
Un nuevo giro en el ajuste cósmico
Los físicos han debatido durante mucho tiempo por qué las constantes del universo parecen estar afinadas. Pequeñas diferencias en valores, como la carga de los electrones o la energía fundamental, pueden impedir que las estrellas formen los elementos pesados necesarios para los planetas y la vida.
Lo que hace que esta investigación sea inusual es que traslada la discusión de las estrellas y galaxias al nivel de las células vivas. Los argumentos anteriores sobre el ajuste fino a menudo se centraban en las reacciones nucleares dentro de las estrellas. Este trabajo sostiene que incluso si todavía se formaran estrellas y elementos pesados, la vida seguiría siendo imposible si los fluidos dentro de los organismos no fluyeran adecuadamente.
Esto introduce un segundo nivel de ajuste. Las constantes son consistentes no sólo con un universo lleno de materia, sino también con sistemas biológicos que dependen de una dinámica de fluidos sutil.
Los investigadores incluso sugieren que ocurrieron múltiples etapas de sintonización. En el artículo, Trachenko compara la probabilidad con la evolución biológica, donde los rasgos emergen de forma independiente con el tiempo. La idea sigue siendo especulativa, pero plantea la posibilidad de que la naturaleza favorezca estructuras físicas estables en formas que los científicos aún no comprenden del todo.
Investigaciones posteriores ampliaron el concepto.
Desde la publicación original, los científicos han seguido explorando cómo la viscosidad, la difusión y el comportamiento de los fluidos se conectan con la física fundamental. El trabajo teórico posterior ha revisado cómo el movimiento de los fluidos dentro de las células puede imponer límites adicionales a los valores de las constantes físicas, particularmente en sistemas que involucran “máquinas” bioquímicas como los motores moleculares.
Otros investigadores también han examinado cómo la viscosidad misma puede surgir de leyes físicas más profundas. Un análisis de 2023 destacó la creciente evidencia de que la viscosidad de los fluidos puede estar asociada con límites físicos universales en lugar de ser simplemente una propiedad medida en el laboratorio.
En conjunto, estos estudios están ayudando a desentrañar un antiguo misterio científico. En lugar de ver las constantes de la naturaleza únicamente a través de la lente de la cosmología y la física de partículas, los científicos se preguntan cada vez más si las condiciones necesarias para que los fluidos fluyan y las células funcionen también deberían ser parte de la ecuación.
¿Podrían la física y la biología estar más conectadas de lo que pensábamos?
El concepto sigue siendo muy teórico y muchos físicos advertirían que todavía no existe una explicación aceptada de por qué las constantes de la naturaleza tienen sus valores observados. Pero la investigación abre una vía inesperada para pensar en una de las cuestiones más importantes de la ciencia.
Durante décadas, el misterio de las constantes fundamentales se exploró principalmente a través de agujeros negros, estrellas y partículas subatómicas. Este trabajo sugiere que la respuesta puede implicar algo mucho más cercano a la vida cotidiana: la simple capacidad de los fluidos de fluir a través de las células vivas.
