La unidad de la vida
A nivel de organización celular, los principales procesos químicos de toda la materia viva son similares, si no idénticos. Esto es cierto para los animales, las plantas, los hongos o las bacterias; cuando se producen variaciones (como, por ejemplo, en la secreción de anticuerpos por parte de algunos mohos), los procesos variantes no son sino variaciones sobre temas comunes. Así, toda la materia viva está formada por grandes moléculas denominadas proteínas, que proporcionan soporte y movimiento coordinado, así como almacenamiento y transporte de pequeñas moléculas, y, como catalizadores, permiten que las reacciones químicas se lleven a cabo de forma rápida y específica bajo una temperatura suave, una concentración relativamente baja y condiciones neutras (es decir, ni ácidas ni básicas). Las proteínas se ensamblan a partir de unos 20 aminoácidos y, al igual que las 26 letras del alfabeto pueden ensamblarse de formas específicas para formar palabras de distintas longitudes y significados, también pueden unirse decenas o incluso cientos de las 20 «letras» de aminoácidos para formar proteínas específicas. Además, las partes de las moléculas de proteínas que participan en la realización de funciones similares en diferentes organismos suelen estar compuestas por las mismas secuencias de aminoácidos.
Existe la misma unidad entre las células de todos los tipos en la forma en que los organismos vivos conservan su individualidad y la transmiten a su descendencia. Por ejemplo, la información hereditaria está codificada en una secuencia específica de bases que componen la molécula de ADN (ácido desoxirribonucleico) en el núcleo de cada célula. Sólo se utilizan cuatro bases para sintetizar el ADN: adenina, guanina, citosina y timina. Al igual que el Código Morse consta de tres señales simples -una raya, un punto y un espacio- cuya disposición precisa basta para transmitir mensajes codificados, la disposición precisa de las bases en el ADN contiene y transmite la información para la síntesis y el ensamblaje de los componentes celulares. Sin embargo, algunas formas de vida primitivas utilizan el ARN (ácido ribonucleico; un ácido nucleico que se diferencia del ADN por contener el azúcar ribosa en lugar del azúcar desoxirribosa y la base uracilo en lugar de la base timina) en lugar del ADN como portador principal de la información genética. Sin embargo, la replicación del material genético en estos organismos debe pasar por una fase de ADN. Con pequeñas excepciones, el código genético utilizado por todos los organismos vivos es el mismo.
Las reacciones químicas que tienen lugar en las células vivas también son similares. Las plantas verdes utilizan la energía de la luz solar para convertir el agua (H2O) y el dióxido de carbono (CO2) en carbohidratos (azúcares y almidones), otros compuestos orgánicos (que contienen carbono) y oxígeno molecular (O2). El proceso de fotosíntesis requiere energía, en forma de luz solar, para dividir una molécula de agua en la mitad de una molécula de oxígeno (O2; el agente oxidante) y dos átomos de hidrógeno (H; el agente reductor), cada uno de los cuales se disocia en un ion hidrógeno (H+) y un electrón. A través de una serie de reacciones de oxidación-reducción, los electrones (denotados e-) se transfieren de una molécula donante (oxidación), en este caso el agua, a una molécula aceptante (reducción) mediante una serie de reacciones químicas; este «poder reductor» puede acoplarse en última instancia a la reducción del dióxido de carbono al nivel de los hidratos de carbono. En efecto, el dióxido de carbono acepta y se une al hidrógeno, formando carbohidratos (Cnn).
Los organismos vivos que requieren oxígeno invierten este proceso: consumen carbohidratos y otros materiales orgánicos, utilizando el oxígeno sintetizado por las plantas para formar agua, dióxido de carbono y energía. El proceso que elimina los átomos de hidrógeno (que contienen electrones) de los hidratos de carbono y los pasa al oxígeno es una serie de reacciones que producen energía.
En las plantas, todos los pasos del proceso que convierte el dióxido de carbono en hidratos de carbono, excepto dos, son los mismos que los que sintetizan los azúcares a partir de materiales de partida más sencillos en animales, hongos y bacterias. Del mismo modo, la serie de reacciones que toman un determinado material de partida y sintetizan ciertas moléculas que se utilizarán en otras vías sintéticas son similares, o idénticas, entre todos los tipos de células. Desde el punto de vista metabólico, los procesos celulares que tienen lugar en un león son sólo marginalmente diferentes de los que tienen lugar en un diente de león.