Podemos encontrar carbono en todo, desde membranas celulares a hormonas y
ADN. Durante años, los científicos y los escritores de ciencia ficción
han soñado con la posibilidad de una vida basada en otra cosa que no
fuera carbono. Para reemplazar el carbono con otro elemento,
necesitaríamos escoger cuidadosamente a un competidor. El contrincante
debería ser un elemento abundante, ya que será un constituyente
mayoritario de muchas moléculas vitales. Además, necesitaríamos
considerar los elementos que tienen la capacidad de enlazarse con ellos
mismos, y con varios otros elementos, para crear moléculas de vida
complejas, y lo que es más importante, estables.
Es bien conocido que distintos elementos pueden poseer características
químicas similares. Estas similitudes se basan en el hecho de que todos
los átomos se enlazan en general del mismo modo. La tabla periódica es
una lista organizada de todos los elementos, y se presenta de tal manera
que refleja patrones en la colocación de las partículas nucleares
dentro de los átomos. Por ejemplo, según lees la tabla periódica de
izquierda a derecha, el número de protones y electrones por átomo
aumenta. Todos los elementos de una columna tienen el mismo número de
electrones en su capa externa. Generalmente, sólo la capa externa de
electrones interviene en las reacciones químicas. Esto significa que los
elementos en la misma columna tienden a participar en reacciones
químicas de manera parecida. Si miramos a la columna que comienza con el
carbono, podemos leer hacia abajo y ver que se incluyen en la misma
columna elementos como el silicio (Si), el germanio (Ge), el estaño (Sn)
y el plomo (Pb). En muchas historias fantásticas sobre vida alienígena,
el silicio es el candidato propuesto para reemplazar al carbono, ya que
se sitúa inmediatamente debajo de este último en la tabla periódica.
Durante el resto de esta argumentación compararemos el silicio con el
carbono como elemento fundamental para la vida.
El silicio tiene el mismo número de electrones en su capa externa que el
carbono, lo que significa que también puede formar cuatro enlaces.
También es muy abundante, incluyendo gran parte del suelo que pisas. El
silicio se puede enlazar rápidamente consigo mismo para formar Si-Si,
igual que el carbono puede formar C-C. Con sólo esta información, uno
podría pensar que hay algo importante en este átomo de silicio. Después
de todo, los enlaces C-C son la base de moléculas complejas en la
Tierra. Sin embargo, estamos pasando por alto algunos detalles
importantes. Aunque los enlaces Si-Si, como los de silicio-hidrógeno y
los de silicio-oxígeno, son fáciles de formar, no hemos considerado las
fuerzas relativas de estos enlaces. Los enlaces Si-Si son mucho más
débiles que los C-C; sólo tienen la mitad de fuerza. Los enlaces Si-H y
Si-O son más fuertes que los Si-Si, mientras que los análogos, con el
carbono, de estos tres tipos de enlace, son casi iguales en fuerza. Esto
significa que, mientras que es muy fácil obtener largas cadenas o
anillos de átomos de carbono, no es muy común encontrar cadenas o
anillos de átomos de silicio unidos. De hecho, es extremadamente raro
encontrar alguna molécula en la que se hayan unido más de tres átomos de
silicio.
Algunas de las moléculas más comunes de carbono con las que estamos más
familiarizados en la Tierra, como el dióxido de carbono (CO2) y el
metano (CH4), tienen derivados del silicio. El silicio es muy atraído
por el oxígeno, por lo que se combina con el oxígeno incluso a
temperaturas inferiores, formando SiO2. Si el silicio se combinara con
el elemento más abundante en el universo, el hidrógeno, formaría silano,
SiH4. Sin embargo, el silicio no reacciona tan fácilmente con el
hidrógeno como lo hace con el oxígeno. Incluso en las condiciones más
reductoras, y con gran exceso de hidrógeno, el silano no se formará a
temperaturas menores de 1.000 K. Y cuando comparamos el silano con el
metano, advertimos que el silano es mucho menos estable que el metano, y
arde cuando entra en contacto con el aire.
Tenemos muchas pruebas acerca de la formación del SiO2 en la Tierra, ya
que es un constituyente principal de las rocas. La forma más común de
SiO2 es el cuarzo. Aunque se identifica fácilmente en la Tierra, el SiO2
tiene propiedades muy distintas a las del CO2, también abundante. Aquí,
en la Tierra, el CO2 es gaseoso en casi todo el rango de temperaturas,
es muy soluble en agua (por lo que está disponible para la vida en
solución acuosa) y se puede romper en carbono y oxígeno. Muy por el
contrario, el SiO2 no existe como gas excepto a temperaturas
extremadamente altas, muy por encima de 2.000 grados centígrados. Como
puede pensarse a partir de que forme muchas de las rocas en la Tierra,
el SiO2 es completamente insoluble en casi todo. Finalmente, como el
silicio tiene una alta afinidad por el oxígeno, es muy difícil romper el
SiO2 en los átomos que lo constituyen. Por tanto, el dióxido de carbono
gana la competición contra el dióxido de silicio por ser más útil para
la vida. Con respecto a los organismos vivos, el SiO2 se puede
considerar una molécula inerte, y por eso, inútil para los procesos de
la vida.
Hasta ahora hemos comparado el silicio con el carbono principalmente por
lo que sabemos en la Tierra. Sin embargo, ¿cuáles podrían ser las
condiciones en otro planeta? ¿Cómo podría evolucionar la vida en otro
lugar para usar silicio en lugar de carbono? En 1894, el famoso escritor
H.G. Wells escribió:
"Uno se puede asombrar ante la fantástica imaginación cuando se le
sugiere algo: la visión de organismos de silicio y aluminio (¿y por qué
no hombres de silicio y aluminio en algún momento?), vagando por una
atmósfera de sulfuros gaseosos, digamos, por las orillas de un mar
líquido algunos cientos de grados por encima de la temperatura de un
alto horno".
Sabemos que los compuestos de silicio y oxígeno se forman fácilmente y
por eso son bastante comunes. ¿Podría la vida aprovecharse de esto?
Sabemos que en la Tierra se pueden formar algunas moléculas bastante
grandes a partir de los enlaces Si-O. Las siliconas son un ejemplo de
estas moléculas; están compuestas por enlaces Si-O y contienen carbono.
Son muy estables; tanto, que no suelen reaccionar con otras moléculas.
Aunque las siliconas pueden ser usadas por al vida para almacenar y
transmitir información, su incapacidad para intervenir fácilmente en
reacciones químicas las hace poco probables como elección para cualquier
tipo de vida. Esto nos lleva otra vez al mismo problema que vimos con
el SiO2, y es que las siliconas no serían útiles en las reacciones
químicas.
Quizá estemos siendo demasiado estrechos de mente en cuanto a cómo
estamos considerando la química básica. ¿Las reglas de la química
funcionan igual en todo el universo? ¿El silicio se comportaría de
manera diferente en otro planeta? Según las observaciones que han
realizado los astrónomos, probablemente no. Los astrónomos han estudiado
el entorno cósmico: el medio interestelar, las nubes interestelares,
los meteoritos, los cometas y las estrellas. En todos estos lugares
abundan las moléculas de carbono, y no sólo las sencillas moléculas de
carbono, sino también las más complejas moléculas orgánicas. El silicio
oxidado, como el dióxido de silicio, es bastante común en el entorno
cósmico. Sin embargo, las moléculas de silicio como el silano y las
siliconas que podríamos considerar como moléculas de la vida basadas en
el silicio se encuentran rara vez. La química del carbono parece ser
ubicua en el cosmos.
Hasta ahora, las pruebas sugieren que no es muy probable que la vida se
base en la química del silicio. Sin embargo, eso no descarta que el
silicio jugara algún papel en los orígenes de la vida. Muchas moléculas
de carbono que se usan en la vida muestran algo conocido como
quiralidad. Pueden existir como moléculas "diestras" o "zurdas". Una
molécula de azúcar diestra es la imagen especular de la molécula de
azúcar zurda complementaria, igual que tu mano izquierda es la imagen
especular de tu mano derecha. Cuando le das la mano a alguien, las manos
de ambos son, o bien derechas, o bien izquierdas. Y el apretón de manos
no funciona cuando se realiza con una mano derecha y una izquierda. De
manera similar, la vida se ha desarrollado usando sólo moléculas con una
quiralidad particular. Las moléculas de silicio rara vez muestran esta
característica; normalmente son aquirales: sólo tienen una conformación.
Una propuesta acerca del origen de la vida en la Tierra es que las
primeras moléculas orgánicas se formaron en la superficie de silicatos.
Esto habría determinado la quiralidad de las moléculas orgánicas
utilizadas hoy por la vida.
A pesar del pesimismo que rodea a la idea de la vida basada en el
silicio, los escritores de ciencia ficción no han perdido toda esperanza
de encontrar una forma de vida que difiera significativamente de lo que
somos nosotros: una forma de vida basada en el carbono. Las
probabilidades de que haya vida basada en el silicio son muy pequeñas,
pero eso no debería impedir a nuestras mentes que exploren lo
inimaginable.
Autores: Chris Impey y Erika Offerdahl Fuente:http://astroseti.org
