CONTENIDO:
Referencia a este artículo:
Nahle, N. 2006. Artículo Didáctico: Concepto de Simetría en Biología. Biology Cabinet Organization. New Braunfels, TX. http://www.biocab.org/Simetria_Asimetria.html. No. 262.
SIMETRÍA-ASIMETRÍA
Por Nasif Nahle
1-L Certified by Harvard University in Scientific ICAM Research.
INTRODUCCIÓN:
Simetría se refiere a la homogeneidad de un sistema.
Decimos que un sistema es simétrico cuando cada una de sus partes ofrece características y condiciones idénticas a las del resto de sus partes, dondequiera y cada vez que ese sistema exista o produzca influencias.
La transición desde un estado donde el valor mínimo en que el sistema simétrico resida en un punto igual a cero hacia un estado de asimetría con un valor de casi cero, de uno o cercano a uno es llamada “Ruptura de la Simetría”. (Barrow; 2000) 1
Las leyes de la Naturaleza son simétricas porque producen sus efectos en la misma manera, en todo lugar y en cada momento en el Universo; sin embargo, los resultados de las leyes simétricas son sistemas asimétricos (estados y/o estructuras).
No hay un lugar especial en el Universo en el que las leyes de la Naturaleza se comporten diferentemente, es decir, en donde las leyes se comporten asimétricamente. Las leyes de la naturaleza pueden operar generando un vasto rango de sistemas y estados que son complicadamente asimétricos.
Consecuentemente, nuestro Universo empezó desde un estado simétrico absoluto, o sea, desde un valor mínimo de cero. (Randall et al; 1996) 2. El tiempo nunca ha sido simétrico porque siempre ha sido diferente de cero.
El tiempo siempre adoptará un valor distinto a cero. Si pudiéramos volver en el tiempo, partiéndolo en partes más pequeñas cada vez, siempre tendríamos una fracción mínima de tiempo, pero nunca alcanzaríamos el valor del cero absoluto. Entonces, el tiempo siempre ha existido en el Universo aún antes de que existiera. (Hivon & Kamionkowski; 2002) 3
La idea de un Universo que rebota es matemáticamente posible, pero no factible en la Naturaleza. No es raro encontrar esta clase de contradicciones entre los procedimientos creados por la mente humana y la verdadera Naturaleza. Nuestras observaciones del Universo indican que el Universo comenzó una expansión indefinida una vez que surgió de una burbuja de falso vacío.
La afirmación de que pudo existir un Universo previo del cual surgió nuestro Universo, y otro Universo previo al universo que produjo a nuestro Universo, es tan sólo una hipótesis, pero tiene un grado de certidumbre muy elevado por la evidencia observada hasta el presente.
Un Universo asimétrico, como el nuestro, está gobernado por leyes simétricas que impiden una serie infinita de creaciones y compresiones alternantes. (Vea figura)
No hay estructuras ni estados simétricos en el Universo verdadero. Para existir, un estado o un sistema deben ser asimétricos con respecto a la homogeneidad de las leyes de la Naturaleza.
Los seres vivientes no son sistemas desligados fuera del campo de acción de esas leyes simétricas, esto es, que los seres vivientes son sistemas asimétricos. Toda expresión y estructura en el Universo están sujetas a las leyes de la Naturaleza, aún cuando sean sistemas asimétricos.
Nuestro Universo creció a partir de un hoyo negro producido en un Universo más grande y más viejo. La historia va casi de esta manera:
1. Un hoyo negro es un cuerpo astrofísico asimétrico que tiene una densidad tan enorme que ninguna cosa puede escapar de él y que se colapsa en sí mismo.
2. Cuando la temperatura del hoyo negro aumentó a más de 10e34 K, las partículas con masa (hadrones) comprendidas por el sistema negro se separaron en partículas elementales sin masa (gluones, quarks y fotones).
3. Las partículas formaron juntas un plasma simétrico de quarks-gluones en el horizonte del hoyo negro formando una burbuja de falso vacío que se extendió hacia "afuera" del Universo madre a través de un agujero de gusano altamente inestable.
4. El agujero de gusano altamente inestable desapareció después de pocos microsegundos de existencia y el plasma simétrico de quarks-gluones se separó del Universo primigenio para formar un nuevo sistema asimétrico. El evento constituyó una "Ruptura de la Simetría".
5. La temperatura del plasma de quarks-gluones disminuyó y el plasma de quarks-gluones adoptó una fase asimétrica parecida a la fase líquida cuyas enormes presiones internas condujeron al sistema entero a una expansión acelerada.
6. Entonces, ocurrió la Gran Explosión y comenzó a existir una nueva estructura asimétrica (nuestro Universo). Los quarks y los gluones se reunieron para formar asimetrías que son esas partículas con masa con las que estamos más familiarizados, como los protones, los neutrones, los electrones, los neutrinos, los positrones, etc.
7. A medida que el sistema se ensanchaba rápidamente la temperatura disminuía y fue posible la formación de más estructuras asimétricas (galaxias) con miles de millones de más estructuras asimétricas (estrellas).
8. Las leyes que engendraron a esas estructuras asimétricas permanecen simétricas hasta el presente.
9. Quizás muchos de los sistemas estelares en esas galaxias fueron hospitalarios para los seres vivientes y, quizás, muchos de los mundos que forman parte de esos sistemas estelares todavía albergan seres vivientes.
10. Por lo menos, hay un planeta en un sistema de estelar que tiene seres vivientes, la Tierra.
11. Muchos universos podrían ser engendrados a partir de hoyos negros en nuestro Universo; quizás muchos universos jóvenes hayan surgido ya de nuestro Universo en el pasado. ¿Quién lo sabe?
El "¿quién lo sabe?" alude a nuestra incapacidad para ver o detectar los universos que curvan el horizonte de nuestro Universo, así como también nuestro universo curvó el horizonte del universo que lo engendró, lo cual los hace ser inobservables desde nuestro lugar en el cosmos.
SIMETRÍA-ASIMETRÍA EN SERES VIVIENTES
Cuando hablamos en términos termodinámicos, que es la rama de la física que estudia las relaciones y las conversiones entre el calor y otras formas de energía, consideramos que los biosistemas (seres vivientes) somos asimétricos. En biología, el término simétrico puede referirse a tres estados diferentes:
1. Simetría anatómica, la cual se refiere a que la disposición de los órganos u organelos en un individuo es isotrópica desde cualquier ángulo que se observe al biosistema.
2. Simetría dinámica, la cual se refiere a la ausencia de varianza rotatoria. Esto significa que no existen diferencias observables a nivel molecular aún cuando el biosistema se encuentre en movimiento.
3. Simetría energética, la cual alude a que el flujo y la densidad de la energía interna del biosistema es indistinguible del flujo y la densidad de la energía del entorno.
Para el primer estado, podemos decir que no existen biosistemas absolutamente espacialmente simétricos. Siempre habrá diferencias en las dimensiones y en la disposición de los órganos u organelos de los biosistemas. Por ejemplo, Los seres humanos poseemos un hígado del lado derecho que no se encuentra en el lado izquierdo; además, cuando analizamos órganos bilaterales, un órgano es diferente en tamaño y funcionalidad con respecto al órgano homólogo; por ejemplo, un riñón funcionará con mayor capacidad que el otro, o será más pequeño que el otro, etc.
En el estado de simetría dinámica, podemos observar que tampoco existe en los seres vivientes debido a que las divergencias entre los ángulos y entre las dimensiones de las estructuras permiten la visualización de cualquier movimiento rotatorio del biosistema.
Enfocándonos en el tercer tipo de simetría, observamos también una varianza rotatoria con respecto al flujo y las densidades de nuestra energía interna. Dicha varianza rotatoria es anisotrópica porque siempre observamos una direccionalidad preferida en el flujo de la energía y una predilección por una densidad de energía específica, los cuales nos permiten mantener nuestra energía interna en un estado cuasi-estable, es decir, con variaciones mínimas.
Los científicos pensamos que la vida es consecuencia de la ruptura de la simetría en conglomerados moleculares con características peculiares, como por ejemplo la adquisición, almacenamiento y manipulación autónoma de la energía del ambiente. Antes de la ruptura de la simetría térmica, los seres vivientes no éramos más que partículas abióticas apiñadas dentro de glóbulos que denominamos microesferas, las cuales carecían de varianza rotacional y eran indistinguibles unas de otras.
En algún punto del enfriamiento del entorno, las biomoléculas pudieron reunirse en conjuntos asimétricos. Algunos de esos grupos podían resistirse al retorno a la simetría mediante el control de la energía ambiental para mantener una densidad de energía interna cuasi-estable y asimétrica con respecto al Universo.
Si nosotros incrementamos paulatinamente la temperatura ambiental de un biosistema, llegaremos al punto en que el biosistema pierde su funcionalidad y muere. Esto es porque alteramos el estado producido por la ruptura de la simetría. Si continuamos incrementando la temperatura, el biosistema se desintegrará y formará porciones simétricas espacialmente. Si continuamos incrementando la temperatura, llegaremos a un punto en que ocurrirá la ionización y se recuperará la simetría del sistema.
