Muchas búsquedas de vida extraterrestre se concentran en descubrir signos de vida similares a los nuestros: la disponibilidad de agua líquida o la existencia de compuestos complejos hechos de carbono (el elemento base para la vida en la Tierra). Pero, ¿y si la vida pudiera construirse a partir de elementos diferentes? Hay uno que se encuentra muy cerca del carbono en la tabla periódica y algunos piensan que podría ser la base química alternativa para la vida, ¡el silicio! Estamos más acostumbrados a encontrarlo en chips de computadora, arena y lubricantes. ¿Qué aspecto podría tener una vida basada en el silicio?
Las similitudes químicas entre el silicio y el carbono, han permitido plantear la idea de una vida basada en el silicio. Sin embargo, algunas diferencias importantes entre ellos implican que es poco probable que criaturas de silicio nos invadan pronto. Aunque el silicio puede formar cadenas, estas no son estables como los hidrocarburos. El silicio tampoco comparte la capacidad del carbono de hacer y deshacer enlaces con el oxígeno fácilmente. Cuando se libera energía de un compuesto de carbono durante la respiración, se “oxida” y como desecho se genera dióxido de carbono, un gas fácilmente excretable. Cuando los compuestos de silicio pasan por el mismo proceso, la sílice sólida se produce como un subproducto, difícil de eliminar, caso de los alienígenas come rocas de ciencia ficción que excretan ladrillos de la serie Star Trek.
En la búsqueda de vida en otros planetas, quizás la verdad se vuelva más extraña que la ciencia ficción. Una forma de vida basada en el silicio probablemente sería muy primitiva y los signos de su existencia serían mucho más ambiguos, como los grupos de moléculas de silicio que aparecen en un lugar inesperado. ¡La respuesta está en Venezuela! Más precisamente, en las cuevas de silicato más grandes y largas del mundo creadas en las arenas de los tepuyes de Chimantá y Roraima.
La historia empezó en el 2004, en el macizo del tepuy Chimantá. Brewer Carías y un equipo de pioneros se adentraron en una cueva todavía sin registro para la ciencia (ahora llamada Charles Brewer, en honor a su descubridor). “Estábamos caminando por la caverna, una caverna de cuarcita. Llamé a Charles y le pedí que se acercara porque había algo que estaba creciendo. Vimos estructuras como corales, en el suelo, que se abrían igual que un árbol. Concluimos que era algo que crecía con base en un patrón; un organismo vivo”, recuerda Federico Mayoral. Encontraron “árboles de roca” creciendo desde el suelo, en la oscuridad, a tres kilómetros de profundidad en donde no hay ninguna gota de agua que les diera forma. Brewer le puso nombre: bioespeleotema. Un espeleotema es un depósito de materiales dentro de una caverna, que forma las estalactitas y las estalagmitas.
El añadido de “bio” especifica que son materiales vivos. Su origen es exclusivamente biológico considerando que los minerales se forman a partir de bacterias filamentosas heterotróficas o Cyanobacterias. Por fuera, los bioespeleotemas parecen piedras de formas caprichosas. Pero según la Dra. Paula Suárez de la Universidad Simón Bolívar, supone que es un consorcio de microorganismos que se alimentan con sílice y cuyos productos son minerales de ópalo, yeso o calcedonia (especie de sílice cristalina). Una de las piezas, tiene 322.000 años de existencia y se podría considerar como el organismo vivo más antiguo del planeta.
Por mucho tiempo los científicos han sabido que la vida en la Tierra es capaz de manipular químicamente el silicio. Por ejemplo, las partículas microscópicas de dióxido de silicio llamadas fitolitos se pueden encontrar en pastos y en las algas fotosintéticas, conocidas como diatomeas, lo incorporan en sus esqueletos. Sin embargo, no se conocían casos naturales de vida en la Tierra que combinaran silicio y carbono juntos en moléculas. Un estudio publicado en la revista Science muestra que la naturaleza se puede adaptar para incorporar el silicio a moléculas basadas en el carbono.
Así, gracias a la denominada “evolución dirigida”, un equipo del Instituto de Tecnología de California (EE. UU.) ha modificado la enzima extraída de la Rhodothermus marinus, una bacteria extremófila que vive en aguas termales, para catalizar la formación de enlaces entre el silicio y el carbono. En su investigación, estos investigadores han descubierto que esa enzima natural puede crear enlaces químicos entre el silicio y el carbono unas 15 veces más eficiente que los catalizadores sintéticos.
Manipular el silicio
Tal como lo dijo la Ing. Frances Arnold: “Queríamos ver si podíamos usar aquello que la biología ya hace para expandirse a áreas completamente nuevas”. Así como los agricultores han modificado durante mucho tiempo los cultivos y el ganado al criar generaciones de organismos para los rasgos que quieren que aparezcan, también los científicos han creado microbios para crear las moléculas que desean. Así, los investigadores comenzaron con enzimas que sospechaban que, en principio, podían manipular químicamente el silicio.
A continuación, mutaron el ADN de estas proteínas de forma más o menos aleatoria y probaron las enzimas resultantes para el rasgo deseado. Las enzimas que se desempeñaron mejor fueron mutadas nuevamente, y el proceso se repitió hasta que los científicos alcanzaron los resultados que querían. La enzima mutante generó 20 compuestos organosilícicos diferentes, 19 de los cuales eran nuevos para la ciencia. Además de demostrar que la enzima mutante podría autogenerar compuestos de silicio orgánico en un tubo de ensayo, los científicos también demostraron que las bacterias E. coli, modificadas genéticamente para producir la enzima mutante, también podrían crear compuestos de silicio orgánico.
A corto plazo, una de sus posibles aplicaciones prácticas sería la fabricación de materiales organosilícicos que se emplean con frecuencia en semiconductores y productos farmacéuticos. Los procesos de fabricación química convencionales requieren químicos tóxicos; en contraste, las estrategias evolutivas dirigidas usan organismos vivos para crear moléculas y, en general, evitan la formación de desechos químicos que resultan perjudiciales para la vida.
Foto: Veneología.com
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