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¿Otra vida (alienígena) es posible? 2: La bioquímica alternativa

Según lo que expliqué ayer, cuando se dice que la vida alienígena podría ser muy diferente a la que conocemos aquí en la Tierra, sería conveniente matizar lo que esto no quiere decir: no quiere decir que cualquier cosa sea posible. Si la física es universal, la química es universal, y la biología deriva directamente de la física y la química, ¿bajo qué piedra lleva siglos escondida la presunta prueba de que, en cambio, la biología va por barrios?

Que nadie se adelante a señalar las extremas diferencias entre los organismos que pueblan los distintos barrios terrestres. Porque si algo nos enseñan las únicas pruebas de las que disponemos hasta ahora, las de nuestro propio planeta (que sepamos, el único habitado del universo), es precisamente que la biología tiende a una sorprendente uniformidad, incluso entre entornos tan radicalmente diversos como una selva amazónica y un desierto, o los hielos polares y los infiernos volcánicos.

Una forma de vida basada en el silicio en la serie Star Trek. Imagen de Paramount Television.

Una forma de vida basada en el silicio en la serie Star Trek. Imagen de Paramount Television.

Comencemos por recordar una vez más (que nunca sobra) que en este planeta tan extremadamente habitable, como demuestra el hecho de que está extremadamente habitado, la vida solo ha surgido una única vez –que sepamos– en más de 5.000 millones de años. Así que todos los seres terrícolas somos descendientes de un mismo ancestro, lo que en biología suele conocerse como LUCA (siglas de Last Universal Common Ancestor, o último ancestro universal común), un bicho unicelular que vivió probablemente hace algo menos de 4.500 millones de años.

La aparición de la vida una única vez, y la descendencia de todos los organismos terrestres de un tal LUCA, ya sugieren la idea de que la biología tiene ciertos raíles. Pero si observamos lo que la Tierra ha hecho de ella, descubrimos que existen claros patrones comunes conservados durante miles de millones de años. Todo el mundo ha escuchado alguna vez la enorme similitud genética entre, por ejemplo, los humanos y los chimpancés. Pero quizá no todo el mundo sabe que compartimos en torno a un 60% de nuestros genes con organismos tan distintos a nosotros como una mosca de la fruta o una platanera.

Es más, si nos vamos a organismos tan alejados entre sí como los humanos y las bacterias, descubrimos que también somos, en realidad, sorprendentemente parecidos. Un estudio de 2012 analizó las semejanzas de secuencias entre nuestras proteínas y las de 975 especies de bacterias. Comparar los proteomas (el catálogo de proteínas de una especie) en lugar de los genomas facilita la apreciación del grado de similitud entre especies tan distintas, ya que el genoma se organiza de distinta manera en procariotas (bacterias) y eucariotas (nosotros). Dado que las proteínas son el resultado directo del genoma y las moléculas que construyen tanto las estructuras como las funciones de los organismos, comparar las proteínas permite quitarse de encima esas diferencias de organización genómica que no afectan al producto final.

El estudio descubrió que, en general, menos de un 7% de los fragmentos proteicos de las bacterias no están presentes en el proteoma humano. O dicho al revés y más claro, que si se dividen las proteínas en trocitos cortos (de cuyas secuencias dependen sus funciones), más del 93% de este total de bloques proteicos de las bacterias también aparecen en las proteínas humanas.

Curiosamente, una bacteria tan distinta de nosotros como Thermus thermophilus, un bicho unicelular que crece alegremente en aguas termales a 65 ºC, tiene solo un 3,71% de sus fragmentos proteicos que no están presentes en el proteoma humano. Aunque el enfoque de este estudio no era el evolutivo, sino que se centraba en estudiar la relación entre las semejanzas proteómicas y la capacidad de una bacteria para provocar enfermedades y estimular el sistema inmune, los resultados revelan que somos más parecidos de lo que cabría pensar. Y por supuesto, en realidad ya lo sabíamos incluso sin estudios tan detallados: las bacterias y nosotros tenemos los mismos tipos de moléculas y el mismo funcionamiento molecular básico en nuestras células.

Ahora la pregunta es: ¿cómo de diferentes podrían ser estas moléculas y este funcionamiento molecular básico en otros seres que no desciendan de nuestro LUCA, surgidos en otros planetas con condiciones ambientales muy diversas? Es decir, ¿podrían existir otras bioquímicas alternativas a la terrestre?

La única respuesta cierta es que no lo sabemos. Pero se ha especulado mucho sobre ello. Y entre todas estas especulaciones destaca una sobre las demás: la bioquímica del silicio.

Al silicio se llega por el camino del razonamiento. La bioquímica es un Meccano (no el grupo, el juego de construcción hoy ya muy en desuso) basado en un tipo de pieza central capaz de unirse a la vez a otras cuatro, que pueden ser de diferentes clases, para formar polímeros (cadenas ramificadas de muchos). Estos enlaces deben ser fuertes y estables, pero al mismo tiempo lo suficientemente fáciles de romper, de modo que puedan almacenar energía y liberarla al romperse.

Lo anterior es un esquema básico imprescindible para la vida que difícilmente nadie se atrevería a cuestionar. Sea como sea cualquier forma de vida en el universo, por muy radicalmente diferente a nosotros, para ser una forma de vida deberá cumplir este principio universal. Como expliqué ayer, los seres chorreantes de energía pura o las piedras pensantes son fantasías interesantes para la ficción, pero fuera de las páginas de una novela o del marco de una pantalla caerían en el pozo de las pseudociencias.

En la Tierra, esta pieza básica central del Meccano bioquímico es el carbono, un elemento que cumple a la perfección el perfil ideal. Pero en principio podría haber otras opciones. Eso sí, debemos tener en cuenta que son limitadas: la química es universal; la tabla periódica es la lista de ingredientes del universo, y no hay más. No existe otra química. Por lo tanto, para buscar un sustituto hay que encontrarlo en esa tabla.

Lo más parecido que existe al carbono sin ser el carbono es el silicio. Es por ello que ha sido tradicionalmente el favorito de la ciencia ficción, y a su vez es por esto que muchas personas piensan que realmente el silicio podría ser una buena alternativa al carbono para la vida alienígena “tal como no la conocemos”, radicalmente distinta a la terrestre. Y dado que en apariencia el silicio podría ser ventajoso en condiciones de calor extremo, en realidad nuestro concepto de lo que es un planeta habitable, con sus temperaturas moderadas, es solo una basura terracentrista…

Condiciones extremas para la vida en la Tierra: fuentes termales en el Parque Nacional de Yellowstone (EEUU). Imagen de Jim Peaco, National Park Service / Wikipedia.

Condiciones extremas para la vida en la Tierra: fuentes termales en el Parque Nacional de Yellowstone (EEUU). Imagen de Jim Peaco, National Park Service / Wikipedia.

Pero ¿es así? Cuando se analizan las propiedades del átomo de silicio y sus posibilidades de combinación, se descubre que tanto los enlaces que forma entre sí como con otros elementos son notablemente menos estables y robustos que los del carbono, lo que se debe a la configuración de los orbitales de electrones externos, responsables de la formación de dichos enlaces. El átomo de carbono está completo y estable compartiendo sus cuatro electrones externos, mientras que el de silicio no. Es más, las cadenas de silicio son inestables en agua. Es más, el silicio no forma fácilmente los enlaces dobles y triples con otro mismo átomo que son fundamentales en la bioquímica terrestre.

Es más, y por último, toda bioquímica se basa en una transferencia en cadena de la energía que da lugar a residuos, subproductos oxidados cuya energía se ha transferido a otras moléculas para construir partes de los organismos o desempeñar sus funciones. Dada la abundancia del oxígeno en el universo, estas reacciones se producen mediante la unión de los residuos a este elemento: los productos finales básicos de la quema de energía en los seres terrestres son dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O). Se da la maravillosa circunstancia de que el CO2 es un gas en un rango amplísimo de condiciones ambientales, por lo que lo eliminamos fácilmente del organismo.

¿Qué ocurre con el silicio? Resulta que el SiO2, el equivalente del CO2, tiene para nosotros un nombre: cuarzo. Es sólido. Arena. Una piedra. Resulta muy difícil imaginar cómo un organismo podría manejarse produciendo constantemente residuos de cuarzo de los que tiene que deshacerse.

En resumen, elegir el silicio como alternativa al carbono es como dar el empleo al segundo mejor candidato. Y la naturaleza no entiende de enchufes. Hay un dato que quizá desconozcan muchos de quienes hablan de la vida basada en el silicio sin profundizar en los datos. Y es que si la naturaleza terrestre hubiera encontrado que el silicio era una verdadera alternativa al carbono, lo habría elegido en lugar de este, por una sencilla razón: en la Tierra, el silicio es unas 220 veces más abundante que el carbono. Y a pesar de ello, la vida escogió a este.

Lo cual no implica que el silicio sea irrelevante, ni muchísimo menos. Como uno de los elementos más abundantes en la Tierra y su corteza, es el soporte de gran parte de la geología terrestre, y a través de sus ciclos se regulan factores tan esenciales como el clima y, por tanto, la habitabilidad de este planeta. Sería difícil imaginar la vida sin el silicio, pero el silicio no forma parte de la vida. Y aunque no pueda descartarse al cien por cien que en otros planetas de condiciones extremas pudiera existir algo parecido a vida rudimentaria basada en el silicio (incluso en el laboratorio se ha experimentado con esto), sostener en las propiedades del silicio la organización de la vida compleja, llegando hasta la vida inteligente, es algo que hasta ahora nadie ha podido fundamentar teóricamente.

Y dado que la vida compleja basada en el carbono, el elemento ideal para la bioquímica, requiere una franja concreta de condiciones ambientales que es a grandes rasgos la que existe en la Tierra, la hipótesis más probable, la que no necesita olvidarse de todo lo que conoce la ciencia actual, es que hablar de planetas habitables basándonos en el nuestro como modelo no es terracentrismo: un planeta habitable para la vida tal como la conocemos es probablemente un planeta habitable, punto. Y como ya he contado aquí, en los últimos años se ha descubierto que los planetas realmente habitables parecen ser muy raros.

Hay un último rincón que merece la pena explorar en esto de las “otras vidas” diferentes a la terrestre, y es el del agua como solvente universal y medio de las reacciones bioquímicas, y como ingrediente esencial de los procesos metabólicos. ¿Podrían existir formas de “vida tal como no la conocemos” basadas en otra cosa que sirva como alternativa al agua? Mañana seguimos.