Estudio vincula constantes físicas fundamentales con la viabilidad de la vida

El físico Kostya Trachenko de la Queen Mary University of London ha publicado un análisis teórico que sugiere que las constantes físicas fundamentales del universo están restringidas por los requisitos para la vida. El estudio, publicado en Science Advances, indica que estas constantes deben permitir que los líquidos fluyan de manera que apoyen los procesos biológicos dentro y entre las células. Según la investigación, incluso cambios relativamente pequeños en estas constantes podrían alterar la viscosidad de los líquidos lo suficiente como para impedir funciones esenciales como el transporte de nutrientes y la eliminación de desechos.

El vínculo entre la física y la viscosidad

Las constantes físicas fundamentales, como la masa y la carga eléctrica de un electrón y la constante de Planck, gobiernan el comportamiento de los átomos, los enlaces químicos y las reacciones nucleares. Si bien estos valores se consideran generalmente universales e inmutables, sus orígenes específicos permanecen desconocidos. El trabajo de Trachenko se basa en un hallazgo de 2020 de sus colegas de que estas constantes imponen un límite inferior a la viscosidad de los líquidos. La viscosidad mide la resistencia de un fluido a fluir; el agua tiene baja viscosidad, mientras que la miel y el alquitrán tienen alta viscosidad.

El nuevo análisis extiende este concepto a la biología. Cada célula viva depende del movimiento de moléculas a través de un entorno líquido. La difusión, la propagación natural de partículas a través de un fluido, es crítica para las interacciones químicas requeridas para la vida. Si la viscosidad de estos fluidos fuera demasiado alta, los materiales vitales no podrían moverse con eficiencia. Si fuera demasiado baja, el flujo controlado necesario para las funciones biológicas podría verse alterado.

Trachenko explicó la conexión en el estudio: "Comprender cómo fluye el agua en una taza resulta estar estrechamente relacionado con el gran desafío de determinar las constantes fundamentales. Los procesos de la 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, la viscosidad también cambiaría, afectando la vida tal como la conocemos. Por ejemplo, si el agua tuviera la viscosidad del alquitrán, la vida no existiría en su forma actual o no existiría en absoluto. Esto se aplica más allá del agua, por lo que todas las formas de vida que utilizan el estado líquido para funcionar se verían afectadas."

Ventana estrecha para la vida

La investigación sugiere que el rango de constantes fundamentales compatibles con la vida celular es estrecho. Trachenko señaló que los cambios en constantes como la constante de Planck o la carga del electrón podrían tener consecuencias biológicas significativas. "Cualquier cambio en las constantes fundamentales, incluido un aumento o una disminución, sería igualmente malo para el flujo y para la vida basada en líquidos. Esperamos que la ventana sea bastante estrecha: por ejemplo, la viscosidad de nuestra sangre se volvería demasiado espesa o demasiado delgada para el funcionamiento del cuerpo con solo un cambio de unos pocos por ciento en algunas constantes fundamentales como la constante de Planck o la carga del electrón", dijo.

Estas predicciones se derivan de modelos teóricos en lugar de experimentos donde se alteraron las constantes. En consecuencia, los límites precisos que diferentes formas de vida podrían tolerar permanecen inciertos. Los hallazgos implican que las condiciones para la vida implican más que solo la capacidad de formar estrellas y química compleja; las propiedades físicas de los líquidos imponen requisitos adicionales a las constantes del universo.

Implicaciones para la sangre y los fluidos complejos

Un estudio complementario publicado en enero de 2025 en The European Physical Journal E examinó cómo estas constantes influyen en los fluidos biológicos complejos, específicamente la sangre. A diferencia del agua, la sangre es una mezcla de plasma, glóbulos rojos y plaquetas. Su viscosidad depende de las propiedades moleculares y de las interacciones entre estos componentes, como la formación de racimos de glóbulos rojos que aumentan la resistencia al flujo.

Los investigadores encontraron que, a pesar de la complejidad de la sangre, su viscosidad permanece sorprendentemente cerca de un valor teórico derivado de las constantes físicas básicas. Proponen que las interacciones entre células sanguíneas estrechamente espaciadas involucran distancias lo suficientemente pequeñas como para que los efectos moleculares y cuánticos sean relevantes. Esto sugiere que estimar qué constantes son compatibles con la vida requiere tener en cuenta tanto las propiedades intrínsecas de los líquidos como los efectos creados por las interacciones entre células y moléculas.

Por qué importa

El estudio destaca una posible restricción en las leyes físicas del universo que va más allá de la producción de elementos pesados en las estrellas. Si bien las estrellas pueden crear elementos como el carbono y el oxígeno necesarios para la vida, el análisis de Trachenko muestra que un universo podría producir estos ingredientes mientras tiene líquidos demasiado viscosos para que los procesos celulares operen. Esto plantea preguntas sobre por qué las leyes fundamentales de la naturaleza tienen valores que parecen adecuados para la existencia de la vida. Trachenko sugirió que pueden estar involucradas múltiples formas de ajuste fino, con los valores que permiten la producción de elementos pesados y los que permiten la vida basada en líquidos representando requisitos separados. Por ahora, esto sigue siendo un marco teórico para investigar la conexión entre las propiedades físicas básicas del universo y los procesos biológicos.

Fuentes (en inglés)

• sciencedaily.com: Scientists make stunning discovery that could help explain why life exists | ScienceDaily
• news.ssbcrack.com: Fundamental Constants of Physics May Determine the Possibility of Life in the Universe - SSBCrack News

Traducción con IA del artículo original en inglés, revisada automáticamente para que diga lo mismo que el original. Las fuentes fueron verificadas en inglés.