La vida en el planeta Tierra es el producto de la evolución por selección natural en el medio de la química del carbono. Sin embargo, en teoría, el proceso de evolución no está limitado al planeta Tierra, ni a la química del carbono. Lo mismo que ocurriría con la vida en otros planetas, ésta se podría trasladar al medio del cómputo digital.
 Así lo desarrollo el biólogo evolucionista e informático Thomas S. Ray, de la universidad de Delaware, que ha venido creando microorganismo sintéticos capaces de evolucionar y multiplicarse, combinando tecnología y biología.
Durante más de veinte años, Ray estudió la formidable diversidad de las especies de las selvas centroamericanas, pero su obsesión, más que en los ejemplos concretos de cómo la evolución conseguía adaptar los diferentes organismos a las condiciones ambientales más variadas, se centraba en el proceso evolutivo mismo. Tras largos años de investigación de campo, Ray se sentía frustrado, todo lo que conseguía era estudiar algunos resultados de la evolución, no la evolución en sí misma.
Así surgió el proyecto 'Tierra', todo un ecosistema artificial contenido en la memoria de un computador. A diferencia de otros experimentos de vida artificial, el de Ray no pretendía la simple imitación de la conducta de seres vivos como hormigas o termitas. Lo que él quería, y ha conseguido, es hacer que, a partir de formas elementales (equivalentes a las bacterias terrestres de hace cuatro mil millones de años) la vida siga su propio curso, evolucione. Si la evolución ha conseguido llegar a crear seres extraordinariamente complejos a partir de criaturas sencillas ¿Por qué no habría de suceder lo mismo en un medio artificial?
Así Ray mediante un código fuente de Tierra (en lenguaje C) crea una computador virtual y su sistema operativo Darwiniano, cuya arquitectura se ha diseñado de tal manera que los códigos ejecutables de la máquina sean desarrollables. Esto significa que se puede deformar la codificación de la máquina (cambiando trozos de código al azar) o recombinando (por alternancia de segmentos de codificación entre algoritmos), y así, el código resultante se mejorará con el paso del tiempo, como en la selección natural (en este caso “artificial”).
 El sistema operativo del computador virtual proporciona control sobre una variedad de factores que afectan al curso de la evolución: se puede elegir tres tipos de mutación, perturbaciones, la asignación del tiempo que dedica la CPU a cada criatura, el tamaño de la sopa bacteriana, etc., además, el sistema operativo proporciona un sistema de observación muy detallado, que guarda un registro de nacimientos y muertes, sucesiones de la codificación de cada criatura, y mantiene un banco de genes y genomas exitosos. El sistema operativo también proporciona medios para automatizar el análisis ecológico, por grabación de los tipos de interacciones que se producen entre criaturas.
Este sistema da por resuelto la producción de organismos sintéticos basados en la de vida orgánica, en la que el tiempo de uso de la CPU es el recurso energía, y la memoria es el recurso material. La memoria se organiza de forma que se puedan aprovechar los tiempos de CPU para autoreplicarse. La mutación genera formas nuevas, y la evolución procederá por selección natural, en la que varios genotipos diferentes compiten por el tiempo de CPU y el espacio de memoria.
El propósito del proyecto es crear una región de ciberespacio muy grande, compleja e interconectada, en la que se inocularán organismos digitales, a los que se les permitirá desenvolverse libremente por selección natural. El objetivo es montar un equivalente a la explosión cámbrica de diversidad, pero de forma digital, en el que organismos digitales multicelulares crecerán espontáneamente en diversidad y complejidad.
Si el proyecto tiene éxito, encontraremos de forma natural procesos de cómputo paralelo, y se generará información digital sumamente compleja, que se procesará en una red de computadores. Se consolidará el proyecto con la donación de ciclos de repuesta de CPU de cientos de máquinas conectadas, siendo el funcionamiento de la reserva en segundo plano, con prioridad baja.
El programa Tierra es un ejemplo de cómo agentes software pueden evolucionar sin que sea necesaria una selección dirigida por una entidad externa. Tanto en este programa como en otros, existe una serie de componentes software de algún tipo capaces de reproducirse y sufrir mutaciones.
En un algoritmo genético, los agentes deben resolver un problema particular, pero en Tierra los agentes hacen poco más que reproducirse. El espacio de memoria limitado produce una selección natural, ya que sólo las mejores entidades podrán dejar descendencia en él. La existencia de pequeñas mutaciones aleatorias basta para generar agentes con características muy complejas, capaces de invadir o cooperar con otros agentes.
Después de estudiar una de estas simulaciones, parece lógico suponer que en nuestro planeta haya podido suceder algo parecido. Está bastante extendida la idea de que las primeras entidades replicantes surgieron al azar, a partir de la combinación de elementos, y que la selección hizo el resto. Sin embargo Thomas Ray decidió que su programa comenzara con un primer agente capaz de copiarse a sí mismo, sin pretender que esta autocopia se produjera espontáneamente, como hizo Steen Rasmussen.
Teóricamente, la cuestión parecía sencilla pero el proceso de realización no lo fue tanto. Lo primero que tuvo que hacer Ray fue 'estudiar' el medio en el que sus criaturas deberían vivir. Evidentemente al otro lado de la pantalla del computador las cosas no funcionan como en el mundo que nos rodea. Allí, nuestra manera de percibir la realidad no sirve en absoluto. Las velocidades, por ejemplo, son electrónicas, y los desplazamientos no dependen tanto de la distancia a recorrer como del tiempo que una información tarda en llegar de un punto a otro cualquiera.
El trabajo de Ray partió de una pregunta fundamental: si el lenguaje genético es lo suficientemente robusto como para resistir mutaciones y recombinaciones múltiples ¿por qué no debería suceder lo mismo con el lenguaje de las computadoras? ¿Qué diferencias puede existir entre estos dos lenguajes para que uno sea capaz de evolucionar y el otro no? El biólogo tuvo que empezar por crear un lenguaje máquina (el conjunto de instrucciones que puede ejecutar directamente un computador, escrito en código binario) mucho más sencillo de los que se usan normalmente. Y también dotar a sus 'criaturas' (códigos de información), de la capacidad de 'acoplarse', como si de moléculas vivas se tratara, con otros códigos que presentaran configuraciones adecuadas. Evidentemente el nuevo lenguaje no funcionaría en ninguna máquina 'real' , así que Ray escribió un programa que simulara el computador capaz de funcionar con el nuevo y reducido conjunto de instrucciones.
Bautizó la nueva computadora virtual con el nombre de 'Tierra'. Ya sólo le faltaba un programa que pudiera hacer funcionar esa 'computadora virtual', un programa que además fuera capaz, para poner en marcha el proceso evolutivo, de copiarse a sí mismo según las instrucciones del nuevo lenguaje máquina. La noche del 3 de Enero de 1990 Thomas Ray consiguió por primera vez hacer funcionar el programa autocopiante en su nueva computadora virtual sin que su computadora real (en la que realizaba las simulaciones) se 'colgara' una y otra vez... al que suena parecido al origen de…
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