Fortaleciendo la educación científica adventista con el conocimiento químico de la creación de Dios

La química es desordenada. No solo en el sentido de que las reacciones químicas se derraman, manchan y explotan con facilidad, como los experimentos en los que los alumnos aprenden a hacer sustancias babosas por primera vez o realizan una reacción de pasta de dientes para elefantes (una reacción química que crea una espuma gigante parecida a la pasta de dientes),¹ sino que es desordenada desde la perspectiva de que las sustancias químicas reaccionan naturalmente creando una amplia diversidad de moléculas en mayor número a las esperadas.

Yo (R.H.) aprendí esta lección repetidamente durante muchos meses en mis estudios de maestría, fabricando moléculas de porfirina a partir de materia prima.² Las estructuras de anillos de porfirina se dan de forma natural en la naturaleza, como la clorofila y el hemo de la hemoglobina. Por experiencia personal, descubrí que era raro sintetizar una molécula pura a base de carbono sin producir numerosas reacciones secundarias. Para fabricar porfirina, hay que mezclar los ingredientes adecuados, eliminar las impurezas de los disolventes, ajustar con frecuencia las proporciones de los ingredientes, manipular las temperaturas y los tiempos, y luego dejar que los productos químicos reaccionen espontáneamente a partir de ese momento. Incluso después de hacer todo eso, el producto deseado quedaba enterrado en un mar de productos secundarios que había que extraer o purificar de alguna manera.

Sorprendentemente, esta experiencia de síntesis y purificación me proporcionó una base para entender el progreso de la ciencia relacionada con la investigación de los orígenes de la vida, comúnmente llamada “evolución química” o “abiogénesis”. En esencia, se puede construir un modelo de diseño químico para determinar qué pudiera ocurrir en forma natural o cuándo se necesita inteligencia para controlar las fuerzas naturales que envían las reacciones químicas en la dirección equivocada (lejos de la vida).

En 1953, el experimento de Miller-Urey (véase la Figura 1) demostró las condiciones necesarias para producir aminoácidos a partir de unos simples gases y chispas eléctricas”.³ La comunidad científica mundial afirmó inmediatamente que los ingredientes de la vida podían fabricarse fácilmente en las condiciones que se creía que estaban presentes en la Tierra primitiva, anterior a la vida, y que, por lo tanto, la vida podía surgir fácilmente. Otros ensayos confirmaron los resultados del experimento de Miller-Urey y demostraron que casi todos los aminoácidos esenciales podían fabricarse sin necesidad de intervención externa.⁴ El tiempo, la energía y algunas sustancias químicas simples parecían ser la “fuerza creadora” que el mundo del materialismo científico buscaba.

Sin embargo, las explicaciones de Miller-Urey suelen omitir el desorden que se creó en el experimento, que efectivamente atrapó los compuestos bióticos (moléculas necesarias para la vida) en una mezcla alquitranada. Los aminoácidos se crearon en una mezcla racémica con un rendimiento inferior al uno por ciento, según el análisis de los autores de este artículo sobre el trabajo de Miller-Urey. Los gases utilizados en el experimento original tampoco eran adecuados, ya que lo más probable es que el hidrógeno, el amoníaco y el metano no estuvieran disponibles en una “Tierra primitiva”.⁵ También se ha descubierto recientemente que el vidrio del reactor actuó como el catalizador necesario.⁶

Independientemente de los gases utilizados y del catalizador implementado, estos experimentos han producido típicamente una conflagración desordenada de pequeñas moléculas, la mayoría de las cuales no son bióticas, a pesar del entusiasmo de los investigadores por generar algunas bióticas.⁷ Cualquier oxígeno en el experimento bloqueó la formación de aminoácidos, ya que esto crea un entorno oxidante cuando se necesita un entorno reductor (uno con poco o sin oxígeno) para tomar la fuente más abundante de nitrógeno, el dinitrógeno atmosférico, y reducirlo a una forma utilizable como el amoníaco, NH₃.⁸ Esto crea un enigma químico de que la mayoría de los sistemas vivos requieren oxígeno, y hay mucho en nuestra atmósfera, que probablemente siempre ha estado presente.⁹

Por último, estos informes tampoco mencionan que las moléculas críticas para la vida, como la ribosa, se degradan en cuestión de minutos a altas temperaturas, lo que anula las supuestas ventajas del tiempo y la formación de vida en un lugar caliente como las fuentes termales.¹⁰ Pero lo más importante de todo es que ninguno de estos experimentos ha creado nada parecido a la vida: solo algunos ingredientes de materia prima.

En los 70 años transcurridos desde el experimento de Miller-Urey, los experimentos sobre el origen de la vida no han conseguido acercarse mucho a la vida. La “vida artificial” fue creada en el laboratorio de Craig Venter en 2010 reorganizando genes dentro de las bacterias, pero el producto de este experimento no se hizo a partir de materia prima como el aire, la arena y el agua.¹¹

La investigación sobre el origen químico de la vida ha demostrado que los requisitos químicos conflictivos necesarios para generar la amplia diversidad molecular están envueltos incluso en la vida más simple. Las bacterias representan una de las formas de vida más sencillas de nuestro planeta, y requieren miles de moléculas únicas y purificadas que son fabricadas por el organismo a partir de las materias primas que lo rodean mediante máquinas moleculares que superan los desafíos termodinámicos y cinéticos.¹² Las moléculas bioquímicas necesarias para la vida son creadas por la vida misma y no simplemente capturadas del entorno. Dentro de los organismos, lo que los científicos consideraban antes como un comportamiento “simple” de los átomos, se ha reconocido como una danza elegantemente compleja coordinada por miles de máquinas moleculares que ni siquiera se imaginaban hace 70 años.

Está claro que la química de los organismos vivos no se ha dejado al azar, sino que está estrechamente regulada, comprobada y revisada por enzimas, ARN y complejos biomoleculares, todos ellos creados dentro de los organismos vivos.¹³ Por sí sola, la química es un desorden, y ese desorden es suficiente para matar a las células si no está estrechamente regulado. Incluso una proteína mal plegada es extremadamente peligrosa, aunque se haya formado con la secuencia correcta.¹⁴

No se ha encontrado ningún conjunto de experimentos que demuestre cómo los ingredientes básicos de la vida, tales como aminoácidos, carbohidratos, lípidos y nucleobases pueden unirse para formar el organismo vivo más simple.¹⁵ A pesar de lo que la gente ha oído o leído en fuentes de divulgación científica, no se ha hecho nada parecido en el laboratorio ni se ha verificado en las revistas científicas.¹⁶ La esperanza es enlazar suficientes eventos “perfectos” que hagan que la abiogénesis parezca plausible.¹⁷ El genoma más simple de un organismo vivo, el mycoplasma genitalium, contiene más de 580,000 nucleobases, pero sólo se ha generado un polímero de 50-MER (movimientos y esfuerzos repetitivos) en un laboratorio utilizando condiciones abióticas plausibles.¹⁸

Se han gastado millones de dólares en investigar si la abiogénesis es posible sin alguna influencia externa. Recientemente se ha organizado y financiado la “investigación de la evolución química” a través del Centro para la Evolución Química, dependiente de la Fundación Nacional de la Ciencia y de la NASA.¹⁹ Los científicos están reuniendo suficientes detalles químicos para reconstruir la historia de cómo miles de sustancias químicas podrían unirse para formar la vida.

La Figura 2 muestra el número de artículos publicados entre 1980 y la actualidad sobre el “origen de la vida” mediante una búsqueda de palabras clave en el sitio Web of Science. Existe una importante brecha en el modelo naturalista que intenta explicar cómo empezó la vida en una roca inerte en el espacio a partir de materia prima. Nosotros (R.T.H. y D.D.N.) estamos trabajando con un pequeño grupo de científicos para evaluar la literatura química reciente en busca de información plausible sobre la vida generada a partir de material inerte. Lo que hemos descubierto es que la evidencia química parece mostrar que la química es desordenada, que el agua rompe los biopolímeros, que el tiempo y el calor destruyen los frágiles componentes de la vida, y que las células son fábricas químicas altamente coordinadas, reguladas y controladas que poseen maquinarias moleculares para sortear los desafíos termodinámicos y cinéticos de ensamble de materia prima en biomateriales funcionales.

Nuestro análisis se está recopilando en una serie de videos cortos (de unos 10 minutos) para articular esta información. Los videos animados son muy ilustrativos y pueden ser disfrutados por científicos y no científicos de todas las edades. Los cuatro primeros videos de esta serie “El origen de la vida” están disponibles en YouTube,²⁰ y agradecemos al Consejo de Fe y Ciencia que haya aportado parte de la financiación.²¹

Uno de los mejores resúmenes de esta montaña química que hay que escalar es el libro de Tan y Stadler The Stairway to Life: An Origin-of-Life Reality Check [La escalera de la vida: Una comprobación de la realidad del origen de la vida].²² Este libro describe en un lenguaje fácil de entender las distintas sustancias químicas necesarias para formar un sistema vivo. A medida que aumenta nuestro conocimiento de la química, aumenta nuestro aprecio por la inteligencia del Ser sobrenatural que creó la ingeniería química y que hizo este mundo, creó la vida, ¡y mantiene todo en marcha!

Otros apoyos químicos y bioquímicos a la existencia de un Creador

En los siguientes párrafos, presentaremos algunos detalles químicos y bioquímicos que prestan apoyo adicional a nuestra perspectiva sobre la existencia de un Creador. Utilizando estos detalles como base, sugerimos que se integre más información relacionada con el diseño químico en el plan de estudios de educación química de las escuelas adventistas. Hay cinco aspectos en el diseño químico: los ingredientes adecuados, cómo se seleccionan estos ingredientes (selección/purificación), lo que ocurre con un exceso/defecto de ciertos ingredientes (ajuste), cómo se combinan los ingredientes en un producto (proceso), y lo que puede ocurrir espontáneamente (naturalmente).

Es importante entender lo que las fuerzas químicas de la naturaleza y el tiempo pueden y no pueden hacer, y si la naturaleza puede hacer algo sin una inteligencia exterior, un resultado que se denomina “espontáneo” o “natural”. La naturaleza puede hacer ciertas cosas, como fabricar algunas pequeñas moléculas bióticas, así que esto es natural. Pero creemos, basándonos en las últimas investigaciones y en los conocimientos de síntesis química de primera mano, que la naturaleza no puede reunir estos ingredientes y formar vida de forma espontánea, lo que hace que muchos aspectos del mundo natural no sean espontáneos. Por tanto, en la naturaleza observamos cosas que son a la vez naturales y no naturales. Para apreciar estos parámetros de diseño químico, la cocina es un buen punto de partida.

Cocinar. Enseñar a los alumnos a elaborar alimentos a partir de recetas les permitirá apreciar cómo los ingredientes se transforman en productos finales. Mediante experiencias culinarias planificadas, los profesores dotan a los alumnos de conocimientos sobre cantidades, concentraciones, calor, frescura, mezclas, sólidos-líquidos-gases, tiempos y procedimientos para unir todo. A través de estas experiencias, empiezan a comprender cuándo es necesaria o no la inteligencia (manipulación/intervención externa). Después de explicar la receta, el profesor puede pasar a la discusión sobre el ajuste “demasiado/muy poco” para que los alumnos comprendan la finalidad de cada ingrediente o proceso. Los debates previos podrían centrarse en el papel de cada ingrediente y en si la naturaleza puede hacer galletas sin la intervención humana/inteligente. ¿Pueden formarse espontáneamente galletas recién horneadas, si se les da suficiente tiempo, temperatura e interacciones fortuitas? Las galletas solo necesitan nueve o diez ingredientes químicos, pero el sistema vivo más sencillo se basa en miles de ingredientes químicos.

El aire de la Tierra, finamente afinado: Para que exista vida basada en el carbono, se necesita un planeta que pueda retener su agua. No es fácil que un planeta conserve el agua, como demuestran Venus y Marte. Para ello se necesita la gravedad adecuada, la distancia al Sol, la presión atmosférica, un campo magnético protector, la ausencia de un campo eléctrico, el ozono a la altitud correcta y temperaturas lo suficientemente frías como para congelar el agua a grandes alturas. Esto eficazmente se llama “trampa de agua”.²³ Si no se cumple alguna de estas condiciones (y muchas otras que no se mencionan), los planetas pierden el agua y se convierten en lugares secos e inhóspitos.

Cada gas de la atmósfera terrestre desempeña un papel fundamental en el mantenimiento de la vida. Cuando consideramos los ingredientes, la selección, el proceso y el ajuste de cada ingrediente atmosférico, se revelan los propósitos del nitrógeno, el oxígeno, el dióxido de carbono, el agua y el ozono para la vida. Demasiado oxígeno e hidrocarburos orgánicos (es decir, los árboles y las plantas) serían altamente combustibles. Si se añaden más gases de efecto invernadero, como el agua, el metano o el dióxido de carbono, la Tierra se sobrecalienta, lo que da lugar a condiciones que afectan a su capacidad para mantener la vida, como se ha señalado en muchos artículos.²⁴ Sin embargo, con muy pocos gases de efecto invernadero, ¡la Tierra se convertiría en una bola de hielo! Cada ingrediente químico del aire de la Tierra tiene un propósito que se aclara cuando se considera el escenario “demasiado/muy poco”. Los debates profundos pueden centrarse en los ciclos químicos de cada ingrediente atmosférico.

Propiedades inusuales del agua para mantener la vida: Las propiedades químicas del agua son asombrosas si se comparan con las de otras sustancias químicas. Vivimos en un planeta privilegiado con abundancia de agua líquida en su superficie. La mayoría de la gente está muy familiarizada con las propiedades del agua, pero desconoce las otras opciones potenciales. El hecho de que el “hielo flote” es una anomalía química, ya que sólo unos pocos elementos tienen esta propiedad (por ejemplo, el galio, el bismuto, el germanio y el silicio). Aunque otros pocos compuestos poseen esta característica, el agua es el único compuesto conocido con una combinación de propiedades para mantener la vida, lo que lo hace raro. Si el hielo se hundiera en el fondo de un lago o estanque, los peces y otros seres vivos del agua tendrían que emigrar a la superficie o ser aplastados y congelados por la caída del hielo. Si el hielo se hundiera, el agua líquida caliente saldría a la superficie y el proceso de congelación se aceleraría. Dado que el hielo flota, puede actuar como barrera térmica y ralentizar el enfriamiento del aire y el agua por encima de él, al tiempo que mantiene un entorno acuático habitable por debajo.

La capacidad del agua para retener el calor (es decir, su alta capacidad calorífica), su falta de conductividad, su baja viscosidad, su alta tensión superficial, su alta solubilidad en sales, su no inflamabilidad y otras propiedades la convierten en la sustancia química ideal para sustentar y mantener la vida. Ninguna otra sustancia química tiene estas combinaciones de propiedades. Hay mucha agua para sustentar la vida en este planeta, aunque algunas zonas no tienen un acceso adecuado al agua potable. Se puede debatir en profundidad sobre las propiedades del agua.²⁵

Información codificada genéticamente: Aunque un investigador poseyera muchas de las sustancias químicas correctas para crear vida, aun así, debiera asegurarse de que estén programadas y dispuestas en las secuencias correctas. Esto se denomina información codificada químicamente, y este código se encuentra en el ADN. Hay trillones de formas de ordenar las nucleobases del ADN, pero solo un conjunto limitado de secuencias codifica información funcional. Científicos y autores como Stephen Meyer (Signature in the Cell: DNA and the Evidence for Intelligent Design [La firma en la célula: El ADN y las pruebas del diseño inteligente]) y Douglas Axe (Undeniable: How Biology Confirms Our Intuition That Life Is Designed [Innegable: Cómo la biología confirma nuestra intuición de que la vida está diseñada]) han contribuido a exponer este argumento.²⁶

Sin la información, el sistema químico para transmitir la información y un sistema de corrección química que mantenga ese código, la vida no tiene posibilidad de iniciar o sobrevivir. Esto se llama el “Problema de la Información”. Sabemos que los científicos capaces son excelentes productores de código útil y específico, pero las fuerzas naturales, el tiempo y el azar son débiles generadores de este tipo de código. Nuestro Creador tuvo la previsión de escribir el programa químico dentro de las células e incorporar sistemas de mantenimiento para reparar la información codificada cuando se corrompe.

¡Cada día se producen espontáneamente miles de defectos en el ADN humano!²⁷ Un defecto no controlado puede dar lugar a mutaciones que pueden causar enfermedades, disfunciones y la muerte en cualquier sistema vivo, aunque el código genético y los sistemas asociados suelen hacer un trabajo increíble para prevenir estos resultados negativos.²⁸ Dentro de cada organismo vivo hay una serie de sistemas que buscan el daño, lo eliminan y lo reparan perfectamente.²⁹ Sin esta reparación, los sistemas vivos se desmoronarían en un montón de células inertes sin vida. El descubrimiento de estos sistemas esenciales en el interior de los seres vivos es tan asombroso que tres científicos fueron galardonados con el Premio Nobel de Química 2015 por su trabajo en este ámbito.³⁰

Formas en las que las escuelas pueden transmitir esta información

¿Cómo pueden las escuelas incorporar y poner en práctica esta información cuando a muchos estudiantes ya les resulta tan difícil entender la química? He aquí algunas sugerencias para ayudar a organizar la información química en un programa integral desde el nivel preescolar hasta la educación superior que apunte al Creador:

Escuelas primarias: Los alumnos pueden analizar propiedades básicas como la densidad, los puntos de ebullición y los puntos de fusión, junto con las tres fases de la materia: sólida, líquida y gaseosa, y aplicarlas a aspectos de la Tierra que son necesarios para la vida. En nuestras encuestas no oficiales a muchos alumnos de primaria y secundaria, la mayoría de ellos no sabía qué sustancias químicas se encuentran generalmente en grandes cantidades en la atmósfera terrestre. Si los alumnos aprenden los nombres, las fórmulas y las estructuras químicas del agua, el dióxido de carbono, el dinitrógeno, el dioxígeno, el ozono y algunos otros elementos básicos, se pueden sentar las bases para comprender la atmósfera terrestre. Comparar la atmósfera de la Tierra con la de otros planetas de nuestro Sistema Solar puede ayudar a los alumnos a apreciar la singularidad de nuestra atmósfera.

Las asociaciones con empresas locales u otras instituciones educativas puede ayudar a crear emoción y conexiones útiles. La Universidad de Andrews se ha asociado con el programa de actividades al aire libre de la Escuela Primaria Adventista Village para los grados 7º y 8º, con el fin de proporcionar las concentraciones de varios elementos en el arroyo local cerca de Berrien Springs, Michigan.

Escuelas secundarias: En el nivel secundario, además de la instrucción sobre las sustancias, las estructuras y los enlaces químicos, se puede enseñar a los alumnos la composición porcentual de nuestra atmósfera (78% de N₂, 21% de O₂, 0,94% de Ar y 0,041% de CO₂),³¹ junto con la comprensión de la densidad y la ubicación del ozono (O₃) en nuestra atmósfera y los peligros de una cantidad excesiva o insuficiente de cada ingrediente atmosférico. Esto podría compararse con los componentes gaseosos de otros planetas de nuestro Sistema Solar, seguido de un debate sobre por qué cada componente es importante para la vida en la Tierra. Habría que explicar más propiedades del agua y relacionarlas con el mantenimiento de la vida.

Instituciones terciarias: En los cursos de química, los profesores pueden seguir construyendo una base para el diseño químico: los ingredientes adecuados, el origen de los ingredientes, los ajustes, el proceso y la comprensión de la espontaneidad. Las sustancias químicas sólo pueden hacer ciertas cosas, incluso cuando se les da mucho tiempo y energía. Cuando los alumnos vean cómo las sustancias químicas funcionan y se comportan “por sí solas” dentro de las fuerzas fundamentales, comprenderán que la naturaleza está llena de reacciones químicas “no naturales” entretejidas y sostenidas de forma inteligente más allá del alcance del ciego azar. Creemos que los estudiantes recibirán así una base más útil para sus futuras carreras en cualquier disciplina. Uno de los autores de este artículo (R.T.H.) imparte actualmente una serie de 10 partes durante el programa educativo co-curricular de la Universidad de Andrews que ayuda a los estudiantes a apreciar el diseño químico de la Tierra.

Los fundamentos de nuestras creencias continúan siendo solidificados por los recientes descubrimientos de la ciencia y las Escrituras. Algunos científicos adventistas están trabajando en formas de complementar nuestros planes de estudio de primaria, secundaria y terciaria con esta información, que apunta a un Creador amoroso y protector que suple todas nuestras necesidades. Cada respiración que hacemos es un recordatorio de que Dios provee químicamente todas nuestras necesidades sin que se lo pidamos y sin que tengamos que ganarnos esta bendición.

Conclusión

La educación adventista debe estar a la vanguardia de la información científica y asociarla con la historia de la creación. Nosotros, como científicos y profesores adventistas, debemos aprender a definir y defender los sistemas de diseño inteligente para demostrar que están más allá del alcance del azar y del tiempo, a la vez que apuntamos lógicamente al Creador benevolente y sabio revelado en las Escrituras. Muchos de nosotros estamos colaborando como individuos o a través del Consejo de Fe y Ciencia de la Asociación General para hacer precisamente eso. Se está realizando un excelente trabajo en geología, arqueología, paleontología, química, matemáticas, física y biología que apoya científicamente el concepto de un Creador. La información sobre el diseño biológico está muy bien integrada en los textos de 5º a 8º grado de Por Diseño: Viaje a la excelencia a través de la ciencia, pero se necesita más información de las otras disciplinas, ¡especialmente de la química!³²

Recientemente se ha publicado un libro de texto de biología para la escuela que incorpora el pensamiento de diseño en todo el plan de estudios.³³ La integración de este material es un trabajo duro y requiere mucha inspiración y financiación para llevarlo a cabo, así como una formación y capacitación adecuada para los profesores. Estamos agradecidos a nuestras iglesias, escuelas, líderes y empresas que se asocian y coordinan los recursos para realizar el trabajo de integración.

Los científicos no están exentos del deber de proclamar el mensaje de los tres ángeles, sino que tienen la responsabilidad adicional de proclamar que nuestro Dios es el Creador y Sustentador de toda la vida, pues sabemos que “todo fue creado por medio de él y para él”.³⁴ Tenemos que ser misioneros en nuestras disciplinas y formar a nuestros estudiantes para que hagan lo mismo. ¡Es hora de que más misioneros de la química den un paso al frente y muestren la mano de Dios a la obra!

Este artículo ha pasado por la revisión de pares.

Ryan T. Hayes

Ryan T. Hayes, PhD, es docente de química en la Universidad de Andrews (Berrien Springs, Michigan, EE. UU.). Es licenciado en ciencias químicas (con honores) por la Universidad de Andrews y doctor en química por la Universidad Northwestern (Evanston, Illinois, EE. UU.). El Dr. Hayes se dedica a compartir conocimientos químicos básicos de forma que el público en general pueda entenderlos. Hace presentaciones en iglesias, escuelas, campamentos y otros lugares para estimular el interés por la educación CTIM. Además de trabajar en el mundo académico, el Dr. Hayes participa activamente en la investigación y ha trabajado en la industria, en el desarrollo de negocios, en patentes, como científico investigador y en otras iniciativas. Para saber más sobre su trabajo, visite este sitio web: https://www.andrews.edu/cas/chemistry/research/hayes-research.html.

D. David Nowack

D. David Nowack, PhD, es docente de bioquímica en la Universidad de Andrews (Berrien Springs, Michigan, EE. UU.). Es licenciado en educación química por el Union College (Lincoln, Nebraska, EE. UU.), obtuvo una Maestría en Química Medicinal y Farmacología en la Universidad de Purdue (West Lafayette, Indiana, EE. UU.) y un Doctorado en Bioquímica, también en Purdue. Ha enseñado química en los niveles secundario y terciario y ha recibido varias ayudas de investigación de entidades como la Comisión Coordinadora de Educación Postsecundaria de Nebraska; Bender & Hobein en Múnich (Alemania); y de la Oficina de Investigación y Becas Creativas de Andrews. También ha sido galardonado con el Premio Zapara a la Enseñanza Universitaria Sobresaliente (Union College) y con el de Asesor del Año (Universidad de Andrews).