Astrobiología.- Otros factores de la vida: el carbono

No lo negaré. La Astrobiología me fascina. Ese afán del ser humano por entender la vida es una de las características principales de nuestra especie. Y nadie podrá negar que es precisamente ese afán el que nos ha traído hasta aquí. Porque no es sino nuestra curiosidad la que nos ha hecho evolucionar y no conformarnos. La inteligencia ha demostrado ser el factor crucial en la evolución de las especies: ninguna otra es capaz de adaptarse al medio como lo hacemos nosotros. Y hemos llegado a un punto en el que no sólo nos adaptamos al medio: tenemos la capacidad de modificarlo. Detrás de nuestra evolución está nuestra curiosidad por aprender, por conocer el Universo, por entender sus leyes. Por entender la vida.

¿De qué estamos hechos? Ya lo vimos en programas anteriores. Principalmente de agua, pero también de átomos de carbono. La química biológica, la química orgánica, es la química del carbono, porque las moléculas que forman la vida tienen como átomo principal el carbono. Son moléculas que se forman por la unión del carbono con otros elementos. Si pensamos en términos astrobiológicos y tratamos de imaginarnos un ser extraterrestre hay una pregunta que surge por sí sola: ¿es el carbono un factor imprescindible para la vida? ¿Podría haber vida basada en otro átomo distinto del carbono? ¿Qué tiene el carbono de especial?

Ante esa pregunta y, como científico, lo primero que se nos ocurre es buscar un átomo parecido al carbono. El átomo más parecido al carbono es el silicio. Y el lector avispado ya se habrá dado cuenta de que es el silicio el átomo en que se basan los chips de nuestros ordenadores. El silicio es el componente principal del cerebro de una computadora. Por eso resulta paradójico pensar que cuando la inteligencia artificial esté totalmente desarrollada (si tal hecho llegara a suceder), se basará en el silicio. No será vida como tal, ¿o sí? Quién sabe dónde está el límite de nuestra ingeniería. Recordemos nuestras dificultades para definir la vida. Pero sea lo que sea, se basará en el silicio.

Volvamos a las cuestiones anteriores con respecto al carbono. El carbono es el cuarto elemento más abundante en el Universo. Podemos afirmar que no sabemos si hay vida en otras partes del Universo, pero lo que no podemos negar es que los ladrillos para fabricarla abundan. Supongamos que en vez de carbono, tratamos de utilizar silicio. En el caso particular de la Tierra, el silicio tendría una ventaja fundamental y es que es diez veces más abundante en la Tierra que el carbono. Digamos que hay más carbono que silicio en el Universo, pero hay más silicio que carbono en la Tierra. No en vano, la Tierra es un planeta de roca, cuestión esta última que no es baladí, como veremos más adelante.

Pero continuemos. Aunque no quiero hacer de esto una clase de química, si que debo indicaros que ambos átomos tienen valencia cuatro. Esto, traducido al común de los mortales, significa que tiene cuatro brazos con lo que engancharse a otros cuatro átomos. Precisamente el símil nos vale para continuar, porque es precisamente esa valencia 4 la que le da una estructura perfecta para formar largas cadenas: dos enlaces con dos átomos de carbono juntos y otros dos enlaces libres para unirse a otros iones.

En este punto ya empiezan las diferencias entre carbono y silicio: se conocen varios millones de moléculas cuya base es el átomo de carbono. Mientras que sólo se conocen unos pocos cientos de minerales de silicio. El motivo es muy sencillo, pero es vital para la química orgánica. El enlace C-C, carbono, carbono (digamos que un átomo de carbono utiliza dos brazos para coger los otros dos brazos del otro átomo de carbono y ambos dejan libres los otros dos brazos que les quedan para unirse con otros átomos de carbono o de otro tipo), el enlace C-C, os decía, es mucho más fuerte energéticamente hablando que el Si-Si. Es decir, cuesta mucho más romper un enlace carbono-carbono que un enlace silicio-silicio. Esto se traduce en que, si la cadena es muy larga, para el caso del silicio será una cadena muy frágil. Mientras que en el caso del carbono, por muy larga que sea, es robusta y cuesta romperla.

Pero el silicio tiene una desventaja aún mayor con respecto al carbono. Se trata del oxígeno. La unión entre el silicio y el oxígeno es terriblemente fuerte. De hecho, el dióxido de silicio, SiO₂, como tal no le dirá mucho al más común de los oyentes. Pero si os digo que el dióxido de silicio es más conocido como cuarzo, es decir, el componente básico de la arena, todos entenderéis la problemática. El dióxido de silicio es algo duro y sólido y, por tanto, complicado de utilizar en las reacciones químicas de la vida; es decir, es complicado de metabolizar. Mientras que el dióxido de carbono es un gas a temperaturas razonables para la vida; es muy metabolizable y, de hecho, es utilizado por la vida en el proceso básico de la fotosíntesis, entre otras cosas. Además, el enlace del monóxido de carbono, CO, es la mitad de débil que el del monóxido de silicio, SiO; es decir, que sólo se requiere la mitad de energía para separar el carbono del oxígeno que el silicio del oxígeno. Por tanto, el carbono puede quedar libre con facilidad y pasar a formar parte de la materia viva.

El carbono es perfecto para la vida. Una última propiedad es que puede formar enlaces dobles con otros átomos de carbono. Pues bien, ese tipo de estructuras absorbe luz, tanto visible como ultravioleta. Nuestros ojos tienen una molécula encargada de detectar la luz visible y que, por tanto, nos permite ver. Sin la existencia de esa molécula, no podríamos ver. Se trata del retinol. Esta molécula es la prueba de la utilidad de los enlaces dobles del carbono. No sólo para nuestros ojos. Porque el retinol resulta básico también en la clorofila, utilizada por las plantas para obtener energía a partir de los rayos solares. El retinol es básico para la clorofila, que es básica para la fotosíntesis, que es básica para la existencia de plantas, que son básicas en la cadena biológica. Todo está entrelazado y el nexo común es el carbono. Este es un Universo especialmente construido para la vida.

No hace falta que os diga que no se puede formar una molécula como el retinol utilizando el silicio, ¿verdad? Pues eso…