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La Biografía de la Vida 07. Rudimentos de gestión energética




En la entrada anterior de esta serie sobre La Biografía de la Vida hablábamos sobre el escenario del nuevo eón, el Arcaico, y de cómo en este escenario comenzaban su andadura unos organismos ya perfectamente estructurados y que aún dominan el mundo actual: las bacterias. En la entrada de hoy comenzamos a desmadejar el código común de conducta metabólica que inventaron aquellos diminutos seres, y que comparten ballenas, secuoyas y levaduras.

Para empezar a andar nos preguntaremos: ¿cómo es este manual de conducta universal?

Planteada esta cuestión merece la pena hacer una aproximación teórica a lo que son los procesos metabólicos, con la intención no sólo de disfrutar del conocimiento, sino también de admirarse con la compleja sabiduría de la naturaleza. En su desarrollo, más que una serie cronológica, despiezaremos los eslabones del proceso químico. Todo ello seguramente nos llevará más de una entrada de esta serie.

En el inicio del camino metabólico se colocan aquellos seres que recogen sus necesidades, básicamente CO2 y H2, directamente del mundo inorgánico, son los autosuficientes; llamamos a estos seres autótrofos. No les quedó más remedio, ya que no había nada más que la química exterior de donde aprovisionarse. Todos ellos llevan en el bolsillo una guía metabólica cuyo núcleo está constituido por unas 500 pequeñas moléculas (en fin… relativamente pequeñas… todo lo pequeño que se pueda ser con 200 protones organizados), las mismas en todos ellos. Necesitaban energía, y la encontraron en la sencilla química de las reacciones de oxidación y reducción: las reacciones redox indisolublemente unidas, ya que si hay una oxidación es porque a la vez se ha dado una reducción, y viceversa. Para imaginar mejor las bases de los procesos metabólicos que manejan la energía, nos pararemos un poco en la explicación de este tipo de reacciones.

El motor de la Vida se encuentra en la energía de los electrones, en cómo se mueven. Hay elementos químicos que están hambrientos de ellos, mientras que otros prefieren perderlos de vista. Todo depende de qué es lo que tienen que hacer para que su configuración química se asemeje a la de un estable gas noble: o quieren electrones, como el oxígeno que está a dos pasos del neón, o quieren deshacerse de ellos, como el litio, que con un paso atrás se iguala al helio. No es que se transmuten en un gas noble, tan sólo lo hace su configuración electrónica pasando a ser iones positivos o negativos. En los ejemplos anteriores O2- y Li+. No os horroricéis los físicos, pero no me puedo resistir a plantear una sencilla regla nemotécnica que refleja los dos procesos: como el oxígeno ha “reducido” la carga eléctrica -ahora es más negativa-, diremos que se ha reducido mientras que el litio diremos que se ha oxidado, aprovechando la fama real que tiene el oxígeno de acaparar electrones (en este caso bien pudo aprovechar de dos átomos de litio para formar el Li2O). Esto nos da una pincelada con la que entendemos mejor lo que queríamos decir en la primera entrada de la serie,[1] cuando hablábamos de la atmósfera terrestre reductora, con CH4, NH3, SH2 y H2O (el hidrógeno regalando su electrón) o de la oxidante, con CO2, O2, SO2 y H2O (el oxígeno chupándolos). Dicho todo lo anterior nos hemos de quedar con la idea fundamental de que los electrones son los motores energéticos, y por tanto sabemos que quien los obtenga, reduciéndose, se habrá cargado de energía. En cambio, el que se oxida la ha liberado. Está claro que el juego de la energía está en el alma de las reacciones redox.

El oxígeno toma dos electrones para asemejarse al neón

Dicho lo anterior, volvemos a nuestros primitivos autótrofos. Realmente fueron pertinaces en la búsqueda de energía. La encontraron por doquier, unos la vieron en los enlaces químicos de algunas moléculas inorgánicas y otros en la posibilidad de aprovechar la energía de las ondas luminosas. Pero, ¿cómo arrancarla de sus portadores? Y dado que los procesos de alimentación y de metabolización no son coincidentes en el tiempo, ¿cómo almacenarla para cuando hiciera falta?

La solución no llegó de repente, sino a través de sucesivos pasos pastoreados por la presión del medio, que evolucionaron hacia el mecanismo compartido por casi todos: la cadena de transporte de electrones, con la traca final de la quimioósmosis. Estos electrones se consiguen de unos compuestos muy simples llamados moléculas reducidas. Sorprendentemente el papel director de este proceso lo asumieron casi desde el principio las membranas lipídicas, las mismas a las que “simplemente” se les había pedido que aislasen el citoplasma celular.

Antes de comenzar el viaje por los entresijos energéticos de las células presentaré otras actrices superimportantes del metabolismo energético, que son las humildes currantes de todos estos procesos: las parejas de coenzimas (a la derecha su forma reducida)  NAD/NADH, NADP/NADPH y FAD/FADH2. Con sus interminables reacciones de reducción-oxidación se constituyen en transportistas de electrones mediante un incesante ciclo de “tomo un electrón, me lo llevo, lo suelto y vuelvo a por otro”. Todos actúan más o menos igual.

El laborioso NADH

Cadena de transporte de electrones

Pero ataquemos ya eso de la cadena de transporte de electrones. Todo empezó por conseguir electrones libres que se necesitaban para que el CO2 fijara protones (H+) y se transformara en azúcares. Esto se logra oxidando compuestos sencillos -los que más arriba habíamos llamado moléculas reducidas- que rompen alguno de sus enlaces, cediendo un electrón portador de la energía del mismo. Estas moléculas pueden ser muy variadas, tanto inorgánicas como el agua, el ácido sulfhídrico H2S o el ión ferroso Fe2+ de la pirita, u orgánicas como la glucosa o aminoácidos. En estos casos en el proceso se obtiene energía puramente química, y por eso se le conoce como quimiosíntesis. Los organismos que optan por esta vía se les conoce como quimiótrofos: litótrofos si la energía la obtienen de moléculas inorgánicas y organótrofos si proviene de orgánicas.

Pero también se puede conseguir energía a partir de la luz, cuyos fotones excitan a una molécula de clorofila de forma que algunos de sus electrones saltan a un nivel energético superior. Estos electrones pasan progresivamente a otras moléculas a través de una cadena de transmisión, cediendo durante el recorrido parte de su energía. A este proceso alternativo se le conoce como fotosíntesis, también con sus variantes litótrofas u organótrofas, y a los organismos que la practican fotótrofos. Muy al principio del invento, la clorofila reponía los electrones que iniciaban el flujo tomándolos de moléculas reducidas como el SH2 o de compuestos del hierro que dejaba oxidados. Pero la evolución la llevó hacia un proceso más eficiente: los compuestos químicos primeros dadores de electrones fueron sustituidos por el agua (a fin de cuentas oxígeno reducido, OH2), liberando en el proceso una molécula de oxígeno y dos e-. Se había pasado de la fotosíntesis anoxigénica a la oxigénica, de dejar como residuo el azufre a que fuera el oxígeno el residuo.

En la figura siguiente se puede ver el proceso de la fotosíntesis, siendo la línea de trazos azules la conductora de la cadena de transporte de electrones. Profundicemos un poco más en lo que nos muestra.

Cadena de transporte de electrones de la fotosíntesis. Todo sucede en la membrana del cloroplasto, el tilacoide. Se diferencian el camino de los electrones (en azul) hacia el NADPH que ayudará a fijar el CO2 y luego el camino de los H+ (en rojo) que ayudará a embalsar energía en forma de ATP (Wikipedia, dominio público)

Hemos conseguido lo que buscábamos: electrones libres y vigorosos a los que les vamos a arrancar su energía. Y como sucede en la cadena de comercialización de cualquier producto, donde el valor de los bienes se lo van repartiendo los distintos intermediarios, aquí pasa lo mismo: estos electrones van pasando de mano en mano, cediendo parte de su energía de molécula en molécula, hasta un último receptor que se reduce químicamente y se queda con el último y más débil electrón. Un primer resultado, el más evidente, es que aparece un subproducto de las primeras rupturas. En el caso de la quimiosíntesis, si partió de la rotura del sulfhídrico (SH2), es el mismo S2, y si es en la fotosíntesis oxigénica, que partió de la descomposición del agua mediante su fotólisis -rotura de la molécula por acción de la luz-, fenómeno por el que se produce su rotura en 2Hy 1/2O2, se obtiene O2 libre. Como ya hemos insinuado un poco antes, la modalidad en la que interviene el oxígeno es la más eficiente desde el punto de vista energético, ya que este elemento es, después del flúor, el que tiene el mayor poder oxidante de la tabla periódica. En una segunda instancia el último electrón de la cadena se lo queda una molécula ya conocida, una NADP que se lo guarda en su mochila para cedérselo en algún momento del proceso metabólico a un CO2, que con la participación de algún H+ se transformará más tarde, durante el rodar del ciclo de Calvin -del que hablaremos unos párrafos más abajo-, en un azúcar. Y un tercer producto es el ATP, ya que resulta que cada intermediario no sólo recibe y pasa electrones, sino que en cada intercambio fuerza el paso de protones (es decir, iones H+) del exterior de alguna membrana del cloroplasto a su interior, produciendo un desequilibrio iónico… ¿nos suena de lo que había en el entorno de los venteos alcalinos submarinos?

Fórmula del Adenosin TriFosfato, ATP. No nos debe sorprender su universalidad como moneda de cambio energética ya que, si lo observamos, su estructura monofosfatada es uno de los nucleótidos que conforman el ARN, nuestro viejo personaje del mundo del ARN (Wikimedia, CC BY-SA 3.0 umported)

Este desequilibrio iónico no es sólo un tema poblacional, sino que su efecto más especial es que supone un desequilibrio de cargas eléctricas a ambos lados de la membrana con un valor de unos 150 milivoltios. No parece una gran diferencia de potencial eléctrico, pero hay que tener en cuenta que esta pequeña diferencia se produce entre un lado y otro de una membrana de tan sólo 5 millonésimas de milímetro, es decir la intensidad del campo eléctrico entre ambos lados es de unos 30 millones de voltios por metro, casi del orden de la de un rayo. Esto supone mucha energía embalsada y disponible y se la conoce como la fuerza protón motriz. Veamos cómo se aprovecha.

Una proteína específica, que se halla embebida en la membrana separadora -la ATPasa-, permite el paso de los protones en sentido inverso, restableciendo el equilibrio iónico inicial, en un proceso llamado quimioósmosis. En el bombeo a contracorriente de la proteína se van fabricando moléculas de ATP, que como hemos dicho son las baterías de cualquier organismo vivo: en el ATP el enlace del ADP (adenosín DIfosfato) con el tercer fósforo es superenergético. El sistema es bastante “inteligente”, ya que así se consigue tener acumulada toda la energía conseguida del exterior, que se va a ir utilizando según necesidades, al igual que en una central hidráulica donde se acumula agua y se suelta según la demanda de energía eléctrica. Si no hubiera este embalsamiento intermedio en forma de ATP los procesos energéticos no serían tan eficientes, perdiéndose en calor mucha de la energía que procesamos desde los alimentos.

En el caso del proceso de la fotosíntesis participan de forma secuencial dos moléculas de clorofila, ligeramente diferentes. Del trabajo de la primera, la clorofila b situada en la trampa para la luz llamada FotoSistema II, salen como subproducto protones H+, que se utilizarán para formar ATP, y del trabajo de la segunda, la clorofila a del FotoSistema I, sale el NADPH que ayudará en los procesos metabólicos del organismo a capturar CO2 de forma que se produzca “alimento”. Menciono esta diferenciación, que se puede ver en la figura siguiente, ya que es necesaria conocerla para entender el proceso evolutivo que llevó a las bacterias hacia la fotosíntesis dominada por las cianobacterias.

Curva de absorción de la luz de las clorofilas a y b, donde se puede observar que existe una zona de reflexión correspondiente a las frecuencias del verde (a partir de WikimediaCC BY-SA 3.0)

Cada uno de estos Fotosistemas es sensible a una determinada longitud de onda de la luz solar.  Uno en el entorno de la luz azul y el otro en la zona roja del espectro. Sin embargo, ambos reflejan la parte intermedia entre el azul y el rojo, que corresponde al color verde. Ésta es la razón por la que los organismos que tienen clorofila en sus células tienen color verde.

No se sabe muy bien como sucedió el invento de este complejo proceso, pero una teoría bastante aceptada ideada por el bioquímico John Allen de la universidad Queen Mary de Londres, postula lo siguiente:[2]

Inicialmente algunas bacterias aprendieron a usar la luz como fuente primaria de energía. Aliadas con una molécula que tenía en su interior átomos de manganeso, alguna clorofila rudimentaria, unas bacterias desarrollaron el camino de fijación del CO2 semejante al que realiza el FotoSistema I, y otras el camino de empaquetamiento de energía en píldoras de ATP, como hace el FotoSistema II. Algún error de transcripción o alguna presión externa hizo que el gen que expresaba las clorofilas se duplicara dentro de una bacteria, por lo que se encontró con dos FotoSistemas. Esta hipotética bacteria pionera debía vivir en un entorno que con toda seguridad experimentaba cambios a lo largo del ciclo anual: épocas de abundancia de materia prima sin ningún problema para alimentarse y épocas en las que escasearía. Durante el periodo de vacas gordas sintetizaría azúcares a partir del CO2, y en la temporada de carestía sintetizaría ATP para el futuro. Poco a poco cada una de las dos clorofilas “hermanas” resultantes de la duplicación se fue especializando en una función diferente, lo que nos ha permitido llamarlas con el tiempo FS I y FS II. Pero ya que el metabolismo de las bacterias es muy limitado, hace sólo lo imprescindible ¡hay que usar la energía prudentemente!, por lo que no hacía funcionar a la vez a los dos FotoSistemas, sino de uno en uno según necesidades. La realidad es que en el mundo primitivo, donde todo esto sucedía, había una gran abundancia de manganeso y hierro, átomos que son fácilmente oxidables (en aquel momento la presión de la radiación ultravioleta aún debía ser importante) abandonando tras de sí unos electrones. El resultado es que el FS II se encontró en un ambiente muy rico en e- que de alguna manera sobresaturaba su función y la bloqueaba. Alguna nueva casualidad hizo que progresivamente el FS I “recordara” su capacidad de trabajar como el FS II, y comenzó a usar los electrones para generar ATP, con lo que se descongestionó la bacteria. La coordinación resultó ser más eficiente que la descoordinación, lo cual supuso una ventaja para los que se coordinaban. La selección natural hizo el resto.

La molécula OEC –Oxygen Evolving Complex-, complejo de desarrollo del oxígeno, encargada de la hidrólisis del agua durante la fotosíntesis

El último paso, con el cual culminó la fotosíntesis oxigénica, se dio cuando el FS II encontró a una molécula especial hecha de oxígeno, calcio y manganeso, la molécula OEC –Oxygen Evolving Complex-, con una avidez total por los electrones, que era capaz de acompañar la fotólisis del agua y pasarle los e- que aparecían a la molécula de clorofila FS II. Se quedaron las dos unidas y comenzó la fotosíntesis oxigénica.

¡Bueno! Fin de la fase Uno. Ya tenemos la energía empaquetada a disposición de quien la necesite, y unos subproductos tan importantes como el O2 molecular y libre, que en su momento fue el que rellenó la atmósfera terrestre.

Pero aún nos queda una fase Dos, en la que vamos a capturar materia y la vamos a ensamblar formando polímeros básicos para nuestro  metabolismo, aquellos que nos darán energía en forma de azúcares y grasas, formarán aminoácidos que construirán proteínas, fabricarán ácidos nucleicos y mantendrán las múltiples membranas celulares, tan importantes por su labor de contención física y de desequilibrios iónicos. O dicho en forma poética: ¡vamos a alimentarnos!

La respuesta, en la próxima entrada.

  1. Enlace a la primera entrada de la serie, 01 “Hadeico”. []
  2. En este enlace tenéis el artículo original de John Allen. []

Sobre el autor:

jreguart ( )

 

{ 10 } Comentarios

  1. Gravatar Brigo | 02/07/2013 at 06:10 | Permalink

    Aún recuerdo cuando estudié esto en la universidad. En mis libros de texto las llamaban también ciclo luminoso y ciclo obscuro por la presencia o ausencia de luz, respectivamente. Me pareció una buena forma de recordarlos. :-)

  2. Gravatar Macluskey | 02/07/2013 at 06:27 | Permalink

    Pues yo esto no lo estudié en la vida… en mis tiempos, en “Ciencias Naturales” las cosas ocurrían por arte de magia. O por la creación divina, no me acuerdo, pero eso del ATP sólo lo he leído muuuchos años más tarde.

    Y sólo ahora comprendo un poco cómo funciona la cosa.

    Gran artículo, vaya que sí.

  3. Gravatar jreguart | 02/07/2013 at 08:28 | Permalink

    Hola Brigo y Mac, podéis pensar qué es lo que me dijeron a mi que ya voy por los 65. Ahora le llaman fase luminosa y fase oscura. Pero eso es lo de menos. Lo importante es que nunca es tarde para aprender… y además divertido.

  4. Gravatar Venger | 05/11/2013 at 08:59 | Permalink

    La verdad que la serie mejora con cada artículo. Además, se nota que jreguart tiene en cuenta los comentarios de la gente, lo cual se agradece. Yo recuerdo cuando lo estudiaba en B.U.P. que no me interesaba nada ajeno a las matemáticas y a la física y esto lo era para mí por aquel entonces. ¡Qué equivocado estaba!

  5. Gravatar jreguart | 05/11/2013 at 03:40 | Permalink

    Hola Venger, se agradecen tus palabras y se aprecian todos los comentarios que vengan. Un saludo.

  6. Gravatar Venger | 07/11/2013 at 10:10 | Permalink

    REFLESIONES TODO A CIEN

    Estos artículos son tan excepcionales por un hecho muy sencillo: porque te hacen pensar y además siembran nuevas dudas, como es mi caso.

    Por ejemplo, una pequeña duda que me surge: entonces, una molécula, la que sea tiene tanto más energía ¿cuánto más alejados están los electrones de sus respectivos átomos?

    Por eso una molécula de glucosa se puede transformar en energía al disociarse en moléculas más pequeñas. No porque sean pequeñas, sino porque sus orbitales electrónicos son más pequeños. Por eso la molécula de CO2, H2O, etc. tiene muy poquita energía. ¿Voy bien?.

    Entonces ¿es posible medir la energía de cada molécula? Claro, se mide la energía de las reacciones, lo que yo recuerdo que se llamaba “entalpía”. Pero lo que yo digo debe ser lo que se llamaba “Energía interna” aunque eso era más bien para un volumen de gas, más que a nivel molecular. ¿Y cuáles serán las moléculas que más energía tengan? Se me ocurren las de la gasolina, queroseno, butano, propano, etc… pero me gustaría saber cuál es la que más.

    Más reflexiones. Entonces, al final el ser humano se reduce a ser un polímero autorreplicante muy gordo. Porque si bien es cierto que estamos compuestos de células independientes unas de otras, éstas se atraen con fuerzas eléctricas, con lo que el resultado es una molécula muy gorda consistente. Vaya, que se abstengan los ególatras de leer esto.

    Pero lo que pienso es que por qué estas macromoléculas han detenido su crecimiento. Quiero decir, ¿por qué no se han seguido haciendo más y más grandes? El mamífero más grande que ha existido jamás y sigue existiendo es la ballena azul. Bueno, es más grande una secuoya. De ahí no ha pasado. ¿O sí?. Porque el reino fungi, el de los hongos, es mucho más grande que una ballena y una secuoya. Un solo organismo puede ocupar un pinar entero. Pero ¿por qué se detuvo ahí?. ¿Por qué no hay una super macromolécula que ocupe toda la superficie terrestre y subacuática?. Tal vez si dejamos pasar unos cuantos millardos de años, un gran hongo ocupe todo el planeta.

    Y peor aún: ¿por qué la macromolécula más inteligente (que es el ser humano) no ha sido la más grande? Aunque la respuesta a esta pregunta creo que es fácil. No por tener un cerebro mayor se es más inteligente. Por lo visto tiene que ver en última instancia con el hecho de cocinar alimentos, pero seguro que de eso se habla más adelante en la serie así que no me adelanto.

    Y por último. Es asombroso que se haya llegado a esta complejidad de moléculas a partir de reacciones químicas de átomos con átomos. Hasta ahí estamos todos de acuerdo. Y todas con el átomo de Carbono como base. Pero, ¿por qué no otro átomo?¿Por qué no el silicio, que también tiene cuatro electrones libres en su última capa?. ¡Es más! Al igual que el hombre aprendió a utilizar primero el fuego y luego la energía nuclear, tal vez la Vida (con mayúscula, como la pone el autor de estos artículos) aprenda -o haya aprendido en otros planetas- también a utilizarla. Y entonces se desarrollarían seres basados en reacciones nucleares más que en reacciones químicas.

    Amigos, en dos palabras: Absolutamente Fascinante

  7. Gravatar J | 07/11/2013 at 06:11 | Permalink

    Venger,

    creo que sobre el tamaño dirá algo jreguart más adelante, así que me cayo.

    Sobre el carbono, lo que he leído por ahí tiene que ver con que el carbono es capaz de establecer muchos tipos de enlaces con muchos tipos de elementos, dando lugar a la capacidad combinatoria necesaria para la variabilidad necesaria por la evolución. Por lo visto, eso es debido a que tiene 4 electrones en su capa exterior. El silicio también los tiene, pero los tiene muy lejos del núcleo, haciendo que los electrones estén demasiado libres (date cuenta de que ya lo llamamos “semimetal”) como para formar las estructuras ni-demasiado-fuertes-ni-demasiado-débiles que necesita la evolución. Además, hay carbono en suficiente abundancia en el universo.

    Aun así, todavía me pregunto si eso es una imposibilidad o una alta probabilidad. Es decir, ¿realmente son imposibles formas de vida basadas en otros elementos? ¿O solo es que las de carbono son mejores y por eso acaban desbancando a las demás en los primeros pasos evolutivos (incluso antes de hablar de vida propiamente dicha, por ejemplo con moléculas autoreplicantes como las que nos enseña jreguart)?

  8. Gravatar Sergio B | 08/11/2013 at 01:27 | Permalink

    Venger, yo voy a aprovechar tus dudas para desarrollar las mias.

    La energia de enlace depende de bastante mas cosas, aunque me cuesta un poco entender que significa eso de electrones mas alejados. La entalpia no tiene nada que ver con la energia de las reacciones, no directamente al menos. La entalpia, simplistamente antes que incrompensible, aunque se exprese en terminos de energia, no es ninguna energia, es la parte de la energia que no se puede recuperar. Digamos que se esta usando cierta cantidad de energia para generar una molecula, por lo que aumenta su “energia interna” cuando intentemos usar esa energia interna solo obtendremos una cantidad de “energia util”, la diferencia entre esas energias seria lo que mide la entalpia. Donde va esa energia? Bueno, siempre hay residuos, se crean nuevas moleculas que se llevan parte de la energia, cambios de temperatura, en esas cosas se va.

    Hombre, respecto a que es mas energetico, yo no pensaria tan facilmente en esos combustibles, estas pensando solo en reacciones con oxigeno y en combustibles bastante normales. Si te refieres a energia respecto al peso yo pensaria mas en buscar que combustibles utilizan los cohetes, ya que ahi encontrar probablemente combinaciones buenas de energia en relacion al peso. Si es energia respecto al precio ya seria otra cosa. Pero si te refieres al enlace mas potente, la molecula que costaria mas separar, podria ser la de nitrogeno, aunque quiza es alguna con fluor. Todo ser vivo con reproduccion sexual, no es autoreplicante en absoluto. Me parece que es un forma de entender las macromoleculas, tu dices que el hongo es mas grande porque puede ocupar el pinar entero, eso es por una definicion de pino y de hongo que hacemos y esta es mas arbitraria de lo que parece. Considerar cualquier union electrica como una molecula tambien se me hace un poco exagerado. A mi me gusta verlo en forma de genes, que son los autoreplicantes de verdad, llamando genes a paquetes de informacion, y que no tienen por que estar unidos. Algunas particulas de informacion, las que controlan la generacion de algunas proteinas estan presentes en todas las formas de vida, creo que es un exito rotundo.

    La inteligencia no parece ser para nada un objetivo de los seres vivos, tampoco es que sea facil encontrar un objetivo en concreto que sea el primario, pero se podria hablar de masa, de resistencia al exterior, de supervivencia en el tiempo, capacidad reproductora, velocidad de desplazamiento, de eficiencia energetica y probablemente algunos mas. La macromolecula humana solo se puede situar en el primer peldano en una de esas caracteristicas.

    Yo he encontrado esto en la wikipedia http://es.wikipedia.org/wiki/Bioqu%C3%ADmicas_hipot%C3%A9ticas que es muy interesante sobre el tema de bioquimicas alternativas. El universo sin duda es grande, la galaxia es suficientemente grande y el numero de planetas puede ser apabullante, asi que cualquier combinacion se puede dar en verdad. Yo creo que la mejor baza del carbono sin duda es la abundancia y la compatibilidad de la bioquimica del carbono con el agua, algo tambien bastante abundante, asi que es probable que la vida este mayormente basada en el carbono, aunque en verdad me imagino que habra de todo. En fin, a mi me parece que la vida es bastante inevitable, la velocidad con la que aparecio en la tierra es lo que parece indicar y la verdad, el sol, que reconocemos es una estrella ordinaria tiene 8 planetas, a saber cuantos planetas enanos, una mirriada de lunas, cuerpos menores y una variedad que va desde venus a titan, pasando por mares de hielo, monstruos volcanicos y hasta la tierra, una variedad apabuyante en solo un sistema, no es natural esperar que las demas estrellas tengan algo parecido? Ahora bien, esto hace pensar en la teoria de gaia, si bien la vida puede aparecer en muchas formas y en muchos lugares, eso no basta para que se mantenga, la vida debe de ser capaz de apoderarse de las condiciones del planeta y controlarlas. Las condiciones para que se de la vida pueden darse en algun momento o otro en un planeta, pero los planetas evolucionan y si la vida no se convierte en un factor importante sobre la condiciones que se dan en el planeta, esta pueden cambiar y erradicar la vida. Quiero decir que no basta solo con que una bioquimica sea capaz de producir las funciones de la vida, tambien tiene que ser capaz de controlar la quimica del planeta de forma que la vida se sustente.

  9. Gravatar Venger | 08/11/2013 at 07:24 | Permalink

    Sergio B, gracias por tus aladas palabras.

    Las meditaré profundamente este fin de semana y el lunes escribiré algo.

    Un saludo a todos

  10. Gravatar jreguart | 08/11/2013 at 07:24 | Permalink

    Hola Venger y gracias por tus reflexiones. Las hago extensibles a Sergio B que se nota sabe de química. Y a J que como editor sabe de mis entretelas (aparte de saber un montón).vAndo un poco cabreado porque había escrito una respuesta a tus inquietudes y misteriosamente se ha borrado. No sé si andará por el éter y aparecerá por otro lado. Voy a intentar repetir mis ideas. La energía de una molécula la podemos calcular aplicando la famosa fórmula de Einstein E=mc2. Pero esta no es la que interesa en los procesos metabólicos. La energía aprovechada por los organismos vivos o viene del sol que hace saltar de su órbita a un electrón mediante un fotonazo o bien por rotura de enlaces químicos. La energía de estos enlaces depende de lo fuerte que se agarren los componentes y en esto influyen muchos factores, como el número de protones de cada uno de los núcleos, el radio atómico de los enlazantes, su configuración de capas de electrones, el apantallamiento de los otros electrones que no participan directamente en el enlace, de si es el primer enlace o el segundo que rompemos en la molécula,… Vamos que depende de muchas cosas aunque bien es verdad que si los átomos son pequeños la fuerza de unión entre protones y electrones es mayor y por tanto lo será la fuerza de los enlaces que pueden llevar a cabo. Yo te recomendaría te metieras en el siguiente blog http://elcuadernodecalpurniatate.com/ en donde podrás encontrar unas amenas y accesibles explicaciones de todo esto. En cuanto que si podemos ser considerados una macromolécula yo más bien creo que somos un sistema químico (un saco de moléculas) en constante situación de equilibrio inestable. Cosa que salvamos gracias a que hemos aprendido a obtener energía de fuera y así automantener nuestro metabolismo. Si al saco le metemos nuevas moléculas creo que se abrirían dos posibilidades. Si son moléculas estructuralmente inéditas quizás pudiera inventarse un nuevo metabolismo válido. Si son moléculas de las de siempre podrían utilizarse para aumentar de tamaño (cosa que hacen los obesos al comer pizzas) ¿hasta cuánto de magnífica la “gordura”? Todo depende del manual de instrucciones para el crecimiento en donde están escritos los factores de escala. Es evidente que un elefante es mayor que una pulga, aunque los dos son absolutamente viables. El tamaño corporal está acotado después por las condiciones de contorno, la abundancia de alimento y los coeficientes de resistencia de materiales. Lo demás lo va a hacer la evolución, ella solita. Hasta que un hueso pueda soportar sin quebrarse el peso del cuerpo. La ballena azul es tan grande porque el principio de Arquímedes le soporta su masa. Ahora a por la inteligencia. Como tu dices el tener un cerebro más voluminosos no supone más inteligencia. Los biólogos lo tienen muy claro y utilizan un número que es el índice de encefalización. Más o menos es el cociente de la masa encefálica dividida por la masa corporal y corregido por el tipo de especie animal de que se trate. No es lo mismo hablar de “inteligencia” de roedores o de rumiantes aunque encontremos un animal de cada clase con un cociente igual. No sé si el orden de los rumiantes es más inteligente que el de los ungulados, aunque Walt Disney parece que apuesta por Ratatouille. Más cosas. La bioquímica basada en el carbono. Efectivamente el silicio se parece desde fuera bastante al carbono (la misma configuración electrónica externa) por lo que en teoría presentan similares tarjetas de visita. En la entrada 2 de esta serie explicaba el por qué del éxito del carbono y puedes repasar allí las razones. En cuanto al silicio tiene unas cuantas pegas muy serias. No forma compuestos gaseosos por lo que no se disuelve en el aire y poco en el agua (la suele incorporar a las moléculas de sus compuestos) lo que hace flaco favor a los tejemanejes que precisa un buen metabolismo. Por otro lado el enlace Si-Si es más débil que el C-C y estoy convencido de que es porque el carbono es más pequeño y sus protones enlazan con más fuerza a sus electrones. Esto le impede al silicio formar largas moléculas. Sin ellas qué sería de las moléculas estructurales que soportan nuestros organismos, colágeno, lignina, queratina,… o cómo nos moveríamos sin la actina de los músculos, o como transmitiríamos la herencia sin el ADN, o…. Aunque la evolución es muy frívola. Cualquier cosa le va bien siempre que sea viable… y el universo es muy grande. En cuanto a metabolismo utilizando energía nuclear me remito a la frase anterior. Aunque me parece muy improbable. La energía normalita nuestra proviene de interacciones electromagnéticas ¡nada que no se pueda arreglar y dar la vuelta atrás! Sin embargo la energía nuclear supone la ruptura de los nucleones y el cambio de color de los quarcks ¡palabras mayores! por no decir que está entreverada de neutrones energéticos y asesinas partículas beta. Huele a mutaciones y otras amenazas. La energía nuclear a medida creo que es muy poco probable. Acabo diciendo que disfruto un montón con estos intercambios de conocimientos. Gracias a todos por ello.

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