¡Buenas a todos! Seguimos con la ciencia, y en concreto hoy os quiero hablar de bioquímica, pero os prometo que no es tan aburrido como suena. Trust me, I'm a biotecnóloga.
Bien, lo primero que quiero que penséis es en qué esta basada nuestra vida. ¿En buscar el amor y un buen trabajo? No, pero casi. En agua y en carbono. El carbono es uno de los elementos más abundantes en los seres vivos, forma los esqueletos de todas las moléculas que de nuestro cuerpo y además, es lo único que podemos usar como fuente de energía. Por otro lado, la vida en la Tierra se originó en el agua, y sigue siendo necesaria para llevar a cabo la mayoría de las reacciones químicas de nuestro cuerpo. Seguro que a nadie de aquí se le escapa el dato de que los humanos somos entre el 60 y el 70% de agua.
Pero ¿por qué justo esos dos compuestos? Vamos a verlo de un modo sencillo.
El carbono
El carbono es un elemento que tiene cuatro electrones en su capa de valencia, lo que básicamente quiere decir que puede formar enlaces con otros cuatro átomos. Además, como es pequeño (6 protones), estos enlaces son especialmente estables, lo cual le permite formar con facilidad esos esqueletos carbonados propios de las moléculas orgánicas: da moléculas muy estables y de muchas formas distintas.
El agua
Por otro lado, el agua es una molécula extremadamente rara. Sí, como lo oís. Para empezar, el agua es una molécula polar, lo que quiere decir que no tiene la misma carga eléctrica por un lado que por otro. Esta propiedad es fundamental, porque puede disolver en su seno todas las demás sustancias polares, que son muchas, como por ejemplo sales o azúcares.
Esta polaridad también permite que moléculas de agua estén unidas entre ellas relativamente fuerte, lo que hace que sea líquida a temperatura ambiente, mientras que todas las demás moléculas similares, como el amoniaco o el metano, son gaseosas. En conjunto, esto permite que dentro del agua tengan lugar la gran mayoría de reacciones químicas necesarias para nosotros, y así, al fin y al cabo, fue como surgió la vida.
Por último, el agua es un poderoso regulador térmico, porque es capaz de almacenar mucho calor sin variar apenas su temperatura. Esto ha permitido que el clima de la Tierra no sea tan extremo como en otros planetas sin océanos, que nuestro cuerpo esté siempre a la misma temperatura y que las Canarias tengan ese tiempo tan bueno siempre.
Por otra parte, el agua sólida es menos densa que el agua líquida, vamos, que el hielo flota. Esto no afecta a nivel de los cuerpos, pero sí afecta a nivel terrestre. Si el hielo no flotara, los océanos se congelarían por completo (lo que ocurre ahora es que al congelarse la capa superior, sirve de aislante y no se congela la inferior, preservando la vida en el interior).
Bioquímicas alternativas
Muchos científicos opinan que de haber vida en otros planetas, esta debería estar obligatoriamente basada en carbono y agua, y es en lo que se centran a la hora de estudiar los exoplanetas. Sin embargo, otros muchos (me incluyo) piensan que la vida podría estar perfectamente basada en otros elementos y moléculas, y por eso han desarrollado la llamada "bioquímica hipotética", que especula sobre vida construida con materiales totalmente distintos a los de la Tierra.
En mi opinión, esta bioquímica extraterrestre es un tema muy delicado. Por un lado, hay que tener en cuenta las posibilidades que ofrecen las características físicas y químicas de los distintos elementos. Pero, por otro, tampoco sabemos dónde está el límite ni las sorpresas que nos puede deparar una vida inteligente exótica. Esto es un puntazo para los escritores ¿no?
Hoy vamos a hablar de dos tipos de bioquímicas hipotéticas: la bioquímica sin carbono y la bioquímica sin agua.
BIOQUÍMICA SIN CARBONO
Las alternativas propuestas al carbono son varias, pero todas se basan en buscar elementos que tengan algunas características en común. Por ejemplo, no tiene sentido intentar que el hidrógeno sustituya al carbono, porque no tendríamos ni por donde empezar. Vamos a ver algunas de las opciones más plausibles.
Vida basada en silicio
Este fue el primer material en el que se pensó, porque tiene también cuatro electrones en su capa de valencia y puede formar esqueletos de moléculas, aunque debido a su mayor tamaño (14 protones) serían más inestables. En la naturaleza, el silicio forma cadenas largas con oxígeno, las siliconas, a las que se cree que se podrían unir otros grupos para dar lugar a moléculas más complejas.
Viendo esto, se nos presenta el problema de si el silicio sería capaz de dar lugar a estructuras necesarias para la vida, como portadoras del material genético (nuestro ADN) o proteínas. El problema es mucho más complejo de lo que parece, y si os interesa verlo en profundidad podéis echarle un ojo a este artículo tan completo de Naukas.
Por resumir, mencionaré las zeolitas, unas moléculas tetraédricas, de fórmula SiO4, que serían capaces de formar un entramado que podría filtrar sustancias y catalizar reacciones. Se plantea que estas zeolitas podrían llevar a cabo las mismas funciones que las enzimas en nuestro cuerpo, porque tendrían un gran estabilidad, pero también serían muy activas químicamente y podrían ser específicas (para diferentes reacciones).
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| La estructura de las zeolitas hace que sirvan de "coladores moleculares" |
Parece que unos hipotéticos seres basados en silicio en lugar de en carbono no serían tan imposibles como se ha llegado a plantear, pero indudablemente serían muy diferentes de lo que conocemos. Por un lado, el silicio es semiconductor, por lo que estos seres podrían utilizar la electricidad de forma muy distinta a nosotros. Por otro, su piel estaría recubierta de siliconas, lo cual les proporcionaría una enorme resistencia y quizás podrían vivir hasta en el vacío espacial.
Eso sí, se han planteado muchos inconvenientes al uso de silicio como base de estructuras complejas, sobre todo porque es más inestable, algunos compuestos se disuelven en agua y que es sólido a la mayoría de temperaturas. De momento no sabemos cómo sería una hipotética especie siliconada, pero está en vuestras manos, escritores, darle vida. Un ejemplo que ya existe es el de 'Alien: el octavo pasajero', un xenoformo con el cuerpo basado en silicio y cuya sangre es ácido sulfúrico. Bastante letal ¿no? (podéis leer más aquí)
Vida basada en nitrógeno y fósforo
El nitrógeno es un elemento que se encuentra justo al lado del carbono en la tabla periódica, por lo que comparte algunas características con él. Por otro lado, el fósforo está al lado del silicio.
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| Si os fijáis, arriba a la derecha podéis ver los elementos de los que hemos hablado y su número de protones. Cuanto más cerca estén, más similares son sus características. |
El nitrógeno puede formar enlaces con otras tres moléculas y apenas reacciona. Por otro lado, el fósforo tiene la capacidad de formar cadenas largas de moléculas, aunque es demasiado reactivo. Combinando ambos podríamos obtener, teóricamente, moléculas estables de muchos tipos.
Estos seres deberían fijar el nitrógeno bien del suelo/sustrato o bien de la atmósfera, del mismo modo que algunas plantas terrestres hacen. Lo podrían tomar en forma de N2, NO2, NH3, etc, y después convertirlo en sustancias energéticas (al igual que hacen las plantas).
La vida basada en nitrógeno y fósforo se ha desestimado porque, en primer lugar, se cree que el ciclo biológico sería energéticamente desfavorable, y en segundo, porque se piensa que estos compuestos de nitrógeno no podrían encontrarse en suficiente cantidad en los planetas.
En mi opinión, si bien parece obvio que una vida extraterrestre basada en silicio es mucho más probable que esta, creo que no se debe rechazar la hipótesis tan pronto. Al fin y al cabo, el Universo es infinito a escala de tiempo humana y no sería extraño que la vida encontrara una manera de salvar las deficiencias energéticas y de fijar el poco nitrógeno que tuvieran disponible.
Otras bioquímicas sin carbono
Aunque las dos descritas son las más razonables, otros científicos han planteado la existencia de la vida basada en boro, ya que es capaz de formar cadenas largas y de unirse a diversos elementos, como el nitrógeno, el hidrógeno o el carbono. Sin embargo, no se ha desarrollado mucho más sobre el tema porque se piensa que es bastante improbable.
También se ha hablado del arsénico, químicamente similar al fósforo, porque muchas especies terrestres lo incorporan en sus metabolismos. Sin embargo, es demasiado grande como para dar especies estables fácilmente.
Por último, el azufre se cuenta como la alternativa al carbono más improbable, porque aunque puede formar cadenas largas, presenta los mismos problemas de reactividad e inestabilidad que el resto de elementos grandes.
BIOQUÍMICA SIN AGUA
Como ya os he dicho antes, la molécula de agua es la rarita dentro del grupo de sustancias terrestres. Por tanto, no va a ser fácil encontrar sustitutos que presenten unas características fisicoquímicas similares, aunque sí que tenemos disponibles varios disolventes que podrían hacer el papel del agua convincentemente.
Vida basada en amoniaco (NH3)
¿Amoniaco o amoníaco? En fin, hagamos como que se aceptan ambas.* El amoniaco es la alternativa al agua más aceptada porque puede disolver a la mayoría de moléculas orgánicas y ser disolvente de las reacciones químicas.
Sin embargo, el amoniaco es gaseoso a lo que nosotros llamamos temperatura ambiente, por lo que, si queremos que sea un disolvente líquido, tenemos que irnos a un planeta mucho más frío que la Tierra y con unas oscilaciones pequeñas de temperatura (porque solo está líquido entre -78 y -33 ºC). Sin embargo, unas temperaturas tan frías dan como resultado unas reacciones químicas mucho más lentas, con lo que quizás pudiéramos encontrar seres que se mueven extremadamente lento y que viven cientos de años.
Por otro lado, el amoniaco también podría ser líquido sometido a enormes presiones, por lo que podríamos esperar encontrar este tipo de vida en torno a planetas masivos, que además tendrían una atmósfera más gruesa y con más hidrógeno, condiciones más favorables para el amoniaco.
En resumen, una vida con agua como sustituto de amoniaco podríamos encontrarla en planetas algo más alejados de las consideradas "zonas habitables". Esto refuerza mi teoría de que la vida puede presentarse en multitud de formas más allá de las establecidas y de que, para un escritor de ciencia ficción se abren multitud de posibilidades.
Vida basada en fluoruro de hidrógeno (HF)
Se trata de una molécula que, como es polar, puede disolver gran cantidad de compuestos. Además, al contrario que el amoniaco, se mantiene en estado líquido desde los -84 hasta los 20ºC, lo que hace que pueda estar en planetas con temperaturas bastante mayores.
El fluoruro de hidrógeno podría encontrarse formando océanos, pero no se tiene mucha certeza de que exista en cantidades tan grandes. Por otro lado, si llegara a mezclarse con agua, cosa probable, se formaría una solución ácida extremadamente corrosiva que sería peligrosa para la mayoría de las formas de vida (es capaz de degradar las moléculas).
Por tanto, una vida capaz de soportar esto tendría que ser tremendamente resistente para no verse degradada por el ácido fluorhídrico. Además, podríamos encontrarla en planetas que estuvieran a una distancia de su estrella considerada habitable, es decir, similar a la nuestra, que son las zonas que actualmente se analizan durante la búsqueda de exoplanetas. Si queréis saber más sobre esto, espero que pronto pueda hacer un post sobre cómo se buscan (y se encuentran) exoplanetas susceptibles de encontrar vida.
Hidrocarburos y otras sustancias apolares
Los hidrocarburos, como su nombre indica, son moléculas formadas por carbono unido a hidrógeno, de tamaño variable (desde un átomo de carbono hasta todos los que quieras contar). Los que se han considerado como sustitutos del agua son los más pequeños, de uno y dos átomos de carbono, porque son los que más posibilidades tienen de encontrarse en un planeta extrasolar. También se ha considerado el hidrógeno H2, aunque presenta más desventajas porque necesita más frío para estar líquido).
Uno de los propuestos es el metano, de fórmula CH4, pero tiene la desventaja de que es apolar, por lo que le sería mucho más complicado disolver compuestos. Isaac Asimov propuso que en una vida basada en metano, las proteínas tenían que estar hechas de lípidos (es decir, de grasa, que ya sabéis que no se disuelve en agua, pero sí lo hace en disolventes apolares).
Sin embargo, aunque océanos de hidrocarburos (metano y etano) e hidrógeno existen en algunos planetas como Titán (que en realidad es un satélite, pero pa'l caso, patatas), para que estén en estado líquido, las temperaturas deben ser extremadamente frías. De nuevo, volvemos a encontrar una especie extremadamente lenta, y encima, construida totalmente con materiales apolares.
Conclusión
Todas estas alternativas a la vida tal y como la conocemos no son más que especulaciones sobre cómo podrían ser las especies extraterrestres. Sin embargo, realmente no tenemos datos que nos permitan saber con certeza si estas formas de vida podrían llegar a ser viables.
Por otro lado, y aunque yo siempre defienda que puede haber multitud de formas de vida en multitud de ecosistemas diferentes, no podemos olvidar que, en el fondo, todos los planetas se han creado a partir del Big Bang, por lo tanto muchos tendrán una composición química similar a la Tierra.
No obstante, la abundancia de planetas diferentes en el Universo está más que comprobada, así que no hay excusa para no teorizar sobre estas alternativas. Ya sabéis, escritores, tenéis todo el margen del Universo para especular, imaginar y crear especies extraterrestres. Si os ha interesado, podéis echarle un ojo a otras entradas sobre extraterrestres que he escrito aquí y aquí.
Y bueno, esto ha sido todo esta semana. Espero que os haya servido para haceros una idea de la diversidad de formas de vida que pueden existir teóricamente, y también espero que os animéis a escribir sobre ellas. Si os ha gustado, dejadme un comentario, compartid o regaladme galletitas. ¡Hasta el próximo domingo!
*He ido a mirarlo, y sí, se aceptan ambas. Minipunto para mí.
Nota: he intentado hacer este artículo lo más sencillo posible, aunque no ha sido fácil. Si alguien no entiende algún concepto, tiene alguna duda o quiere saber más, me lo puede decir sin problemas, e intentaré explicarlo lo mejor que pueda.
El artículo es genial, Raquel. No esperaba encontrar información más allá del metano y el amoniaco, aunque fuera teórica. Ayuda mucho a entender qué elementos, y por qué características, son más favorables a la posibilidad de desarrollar la vida.
ResponderEliminarSobre todo me fascina lo incomprensible que pueden llegar a ser unas forma de vida no basada en el carbono. Me pregunto si pasaríamos de largo por no saber reconocerla como tal, por el mero hecho de que no se mueva, o se mimetice en su ambiente, o porque no sepamos detectar e interpretar signos que evidencien su existencia (porque solemos centramos, y tiene su lógica, en el carbono y sus derivados como el metano).
Una vez más me sorprendes. Un saludo.
¡Buenas, Alejandro! Muchas gracias por tus palabras :D Me alegra mucho de que te haya servido.
EliminarYo también pienso lo mismo que tú, y creo que seguramente sí, que sería fácil pasarla por alto. Además, cuando buscamos vida en otros planetas, solemos hacerlos en aquellos a los que no llegan ni siquiera sondas, tenemos que basarnos en otras observaciones, así que es aún más difícil.
Un saludo, y gracias por pasarte a comentar!