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¡La Vida de Silicio! ¿Será posible?

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Alquimia estelar    ~    Comentarios Comments (6)

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http://www.yalosabes.com/images//vida-silicio.jpg

 

Anoche acabé de repasar el pequeño librito de Asimov “Cien preguntas básicas sobre Ciencia” y, de entre todas ellas, os he sacado la que aquí os transcribo por ser un tema que muchas veces hemos comentado en esta página. Asimov, como sabéis, era químico y le gustaba la Ciencia en General, él se metía de cabeza en todos los campos y, para dejar volar su imaginación, se refugiaba en la Ciencia ficción, parcela en la que, no salió mal parado al conseguir grandes éxitos.

“Todos los seres vivientes, desde la célula más simple hasta la sequoia más grande, contienen agua, y además, como la molécula más abundante, con mucho. Inmersas en el agua hay moléculas muy complejas, llamadas proteínas y ácidos nucleicos, que al parecer son características de todo lo que conocemos por el nombre de vida. Estas moléculas complejas tienen una estructura básica compuesta en cadenas y anillos de átomos de carbono. A casi todos los carbonos van unidos uno o más átomos de hidrógeno. A una minoría, en cambio, van ligadas combinaciones de átomos como los de oxígeno, nitrógeno, azufre y fósforo.

Los átomos de silicio reemplazan a los de carbono dentro del grafeno.

Los átomos de silicio reemplazan a los de carbono dentro del grafeno.¿Lo hará también para la vida?

Expresándolo con la máxima sencillez podemos decir que la vida, tal como la conocemos, está compuesta de derivados de hidrocarburos en agua.

¿Puede la vida estar compuesta de otra cosa? ¿Existen otros tipos de moléculas que proporcionen la complejidad y versatilidad de la vida, algo distinto del agua que proporcione, sin embargo, las propiedades poco usuales, pero necesarias, que sirven como trasfondo de la vida?

¿Es posible concebir algo parecido al agua que pudiera sustituirla? Las propiedades del amoníaco líquido son las más afines a las del agua. En un planeta más frío que la Tierra, por ejemplo, Júpiter, donde el amoníaco abunda en estado de líquido mientras que el agua está solidificada, puede que sea concebible una vida basada en el amoníaco.

El amoniaco está constituido por moléculas de composición NH3. Los átomos del hidrógeno son equivalentes. La molécula tiene, por tanto, forma piramidal es decir presenta una hibridación sp3, donde tres de los orbitales se solapan con los hidrógenos y el que resta se queda con los electrones no compartidos. Los ángulos de enlace son algo menores que los de un tetraedro debido a la nube electrónica del par solitario que los reduce a un ángulo de 107º 20´. El nitrógeno ocupa el vértice de una pirámide, cuya base es un triángulo equilátero formado por los tres átomos de hidrógeno.

Así que, en el amoniaco tenemos átomos de hidrógeno unidos al nitrógeno , que es un átomo pequeño y electronegativo, por lo que el amoniaco presentará enlaces intermoleculares de puntes de hidrógeno al igual que la molécula de agua.El hecho de que el amoniaco presente este tipo de enlace entre sus moléculas hace que sus puntos de fusión y ebullición, el calor de vaporización, la constante dieléctrica, etc… sean anormalmente altos.

Bianca Atwell y el átomo

Mirando dentro del átomo…

Por otro lado, hay que decir que si el hidrógeno va unido a tantos puntos de la cadena de carbono es porque se trata de un átomo muy pequeño que se acopla en cualquier lugar. El átomo de flúor es parecido al de hidrógeno en algunos aspectos y casi tan pequeño como él. Así pues, igual que tenemos una química de los hidrocarburos podemos tener una química de los fluocarburos, con la única salvedad de que éstos son mucho más estables que aquéllos. Quizá en un planeta más caliente que la Tierra podría concebirse una vida a base de fluorocarburos.

Pero ¿y en cuanto al átomo de carbono? ¿Existe algún sustituto? El carbono puede unirse a un máximo de cuatro átomos diferentes (que pueden ser también de carbono) en cuatro direcciones distintas, y es tan pequeño que los átomos de carbono vecinos se hallan suficientemente próximos para formar un enlace muy fuerte. Esta característica es la que hace que las largas cadenas y anillos de carbono sean estables.

Glucosa

Se puede ver que la glucosa se compone de seis átomos de carbono (Carbo…) y los elementos de seis moléculas del agua (…hidrato). La glucosa es un azúcar simple, en el sentido de que a nuestra lengua su sabor es dulce. Hay otros azúcares simples que también habrás escuchado:

  • Fructosa
  • Galactosa
  • Lactosa
  • Sacarosa
  • Maltosa

 

 

 

La glucosa, fructosa y galactosa se conocen como monosacáridos. Lactosa, sacarosa, maltosa y son llamados disacáridos (que contienen dos monosacáridos).

El silicio es, después del oxígeno (O) el segundo elemento más abundante en la tierra: la corteza terrestre está formada en aprox. 28 % de silicio. Cada átomo de silicio central puede enlazarse adicionalmente con dos átomos de carbono, normalmente en grupos metilo (CH3). En los átomos de silicio de los extremos se suelen enlazar tres grupos metilo. El silicio es un elemento tetravalente, es decir, que puede formar 4 enlaces covalentes. En la tabla periódica se encuentra en el grupo IV, justo debajo del carbono (C). El silicio presenta una gran afinidad con el oxígeno.

El silicio se parece mucho al carbono y también puede unirse a un máximo de cuatro átomos diferentes en cuatro direcciones distintas. El átomo de silicio, sin embargo, es mayor que el de carbono, con lo cual las combinaciones silicio-silicio son menos estables que las de carbono-carbono. La existencia de largas cadenas y anillos de átomos de silicio es mucho más improbable que en el caso de carbono.

Lo que sí es posible son largas y complicadas cadenas de átomos en las que alternan el silicio con el oxígeno.

Moléculas de dióxido de silicio formando una macla de cristales de cuarzo. Créditos: www.123rf.com

Personalmente creo que el Silicio dará más juego en el campo de la I.A. (Vida Artificial) que en esta otra clase de vida que nosotros representamos.

La estructura de la silicona contiene átomos de silicio y oxígeno alternantes en unidades periódicas, llamadas siloxano. Las moléculas formadas por varias unidades de siloxano se denominan polisiloxano o silicona. Cada átomo de silicio puede unirse a otros dos átomos o grupos de átomos, y este tipo de moléculas se denominan “siliconas”.

A la molécula de silicona pueden ir unidos grupos de hidrocarburos o de fluorcarburos, y estas combinaciones podrían resultar en moléculas suficientemente grandes, delicadas y versátiles como para formar la base de la vida. En ese sentido sí que es concebible una vida a base de silicio.

Pero ¿existen realmente esas otras formas de vida en algún lugar del universo? ¿O serán formas de vida basadas en una química completamente extraña, sin ningún punto de semejanza con la nuestra?

Quizá nunca lo sepamos.”

Al menos de momento, la vida basada en el Silicio ha sido cosa de la Ciencia ficción, nada hemos podido descubrir que nos indique esa dirección y, desde luego, aunque nunca podemos negar nada (el universo y su diversidad de mundos es muy complejo), afirmar que existe la vida basada en el Silicio, no tiene ninguna base científica.

El elemento químico básico que ha sido propuesto para un sistema bioquímico alternativo es el átomo de silicio, puesto que el silicio tiene muchas propiedades químicas similares al carbono, tiene los mismos cuatro enlaces, y está en el mismo grupo del cuadro periódico, el grupo 14.

[foto de la noticia]

En esta segunda imagen, obtenida por el mismo grupo de investigación, se observan los orbitales moleculares de la molécula (PTCDA) que en este caso está depositada sobre los átomos de silicio.

Parafraseando al premio Nobel Richard Feynman, efectivamente “hay un gran espacio al final”. Tenemos ante nosotros un universo de tamaño diminuto que justo ahora estamos comenzando a explorar, un lugar en donde los materiales se comportan de diferente manera y cuyas extrañas propiedades podemos aprovechar para desarrollar una mejor tecnología.

Tendrás este material la propiedad bioquímica para poder, a partir de ahí, otras formas de vida. La bioquímica que conocemos está basada en el Carbono pero…¡quién sabe! Es tan grande el Universo, son tantos los mundos que están alumbrados por estrellas distintas a las que… por distintas razones podríamos pensar que…Por ejemplo, pensemos en Titán.

Se trata de una molécula de Silicio. Se ha especulado con la posibilidad de encontrar vida en Titán, la luna de Saturno. Sin embargo los científicos creen que de existir sería una vida de tipo microbiana basada probablemente en el silicio debido a las bajas temperaturas, escasez de agua y la falta de oxígeno de su entorno.

Suponen también que su hábitat serían los hidrocarburos que se encuentran en Titán en forma líquida y que sus procesos biológicos serían muy distintos a los que conocemos, al ser el silicio más pesado que el Carbono. Son muchas las cosas que desconcemos y, de nada de lo que podamos encontrar, en el vasto universo, podremos sorprendernos.

Los Cristales de Cuarzo son una sorprendente creación de la Naturaleza, con dos moléculas de Silicio y una de Oxigeno (Si2 O) en su configuración química, podría decir que son agua fosilizada, su particularidad se podría explicar como catalizadora ya que enfoca, almacena, aumenta y transforma cualquier forma de energía. Muchas son las bellas formas que en la Naturaleza se pueden configurar con Silicio pero la vida…

Yo, de momento, apuesto por el Carbono y, algo me dice que, aunque existan seres distintos a nosotros (que existirán), estos, como nosotros, también estarán basados en el Carbono. Pienso que la mecánica del universo se rige por las leyes que conocemos y, siendo así (que lo es), todo lo que aquí ha ocurrido también podrá ocurrior en cualquier lugar lejano. La materia está conformada de la misma manera en todas partes y, sus transiciones de fase, tanto aquí como allí, siempre serán las mismas y, si es así…La Vida, será también la misma en todas partes independientemente de las formas que puedan adoptar en función de otros factores como gravedad del planeta, lejanía de su estrella, campo electromagnético, etc. etc.

Bueno, ya veremos si tenemos la oportunidad de comprobarlo.

emilio silvera


  1. ¿Vida de Silicio? ¿Será posible? : Blog de Emilio Silvera V., el 29 de agosto del 2012 a las 6:59

    [...] sp3, donde tres de los orbitales se solapan con los hidrógenos y el que resta se queda con los electrones no compartidos. Los ángulos de enlace son algo menores que los de un tetraedro debido a la nube [...]

 

  1. 1
    José Luis
    el 6 de abril del 2012 a las 14:44

    Querido Emilio:Ante todo lo expuesto magistralmente como es tu costumbre, hiciste tanto la pregunta, como la respuesta mas aceptada, al menos para mi mente, efectivamente en las condiciones de presion, temperatura, gravedad, campo magnetico, el hidrogeno es mas afin al carbono que el silicio, el oxigeno es mas afin al silicio, de ahi que en la naturaleza los elementos se presenten en su estado de menor energía en forma de oxidos, sulfuros o silicatos.  No dudo que en otros mundos bajo otras condiciones y en ausencia de carbono sea el silicio el rey de los elementos como Issac Asimov lo comenta en algunos de sus libros.
    La quimica la conosco superficialmente, tal ves otros nos den luz al problema, comento porque es bastante interesante el tema
    Recibe un fuerte abrazo desde México  

    Responder
    • 1.1
      emilio silvera
      el 7 de abril del 2012 a las 7:57

      Estimado José Luis:
      Está claro que nuestra curiosidad nos lleva a imaginar Bioquímicas hipotéticas que en otros mundos pudieran ser posible diferenciándolas de las que conocemos en la Tierra que son basadas en el Carbono. Las que nos describen los escritores de ciencia ficción que imaginan la construcción de estructuras empleando elemento distintos al Carbono para construir y conformar formas de vida primarias de disnto linaje en los elementos que las conforman.
      En cualuqier diccionario que podamos mirar, nos darán explicaciones como: “Las bioquímicas hipotéticas son especulaciones sobre los distintos tipos de bioquímicas que podría revestir una vida extraterrestre exótica en formas que difieren radicalmente de las conocidas sobre la Tierra, con distintos grados de plausibilidad. En estas bioquímicas hipotéticas comúnmente se emplean elementos distintos del carbono para construir las estructuras moleculares primarias y/o se produce en solventes distintos del agua. Las presentaciones de la vida extraterrestre basadas en estas bioquímicas alternativas son comunes en la ciencia ficción.
      Los científicos han especulado sobre la posibilidad de que otro átomo en lugar del carbono formara estructuras moleculares en otro tipo de bioquímica, pero nadie ha propuesto aún una teoría global coherente que utilice tales átomos para formar todos los compuestos moleculares necesarios para la vida.
      Hay que tener en cuenta que toda la bioquímica terrestre está basada en el carbono y algunas consideraciones hacen pensar que solamente el carbono podría cumplir este papel, y que una hipotética vida extraterrestre, que estaría presente fuera del medio ambiente de la Tierra, no podría también sino basarse en el carbono. Aunque recientemente se ha descubierto a la GFAJ-1, una bacteria del tipo extremofilo que al ser privada del fósforo reemplaza a este con arsénico en su ADN para continuar creciendo y desarrollandose, esta solo reemplaza uno de los componentes auxiliares de las bases nitrogenadas, donde el carbono sigue siendo la cadena troncal.
      Esta tesis que surge, que hace solamente al carbono “apto” para construir “la estructura molecular” de la bioquímica, con exclusión de la posibilidad de los demás elementos, es la tesis llamada chovinismo del carbono.
      Los científicos han especulado sobre la posibilidad de que otro átomo en lugar del carbono formara estructuras moleculares en otro tipo de bioquímica, pero nadie ha propuesto aún una teoría global coherente que utilice tales átomos para formar todos los compuestos moleculares necesarios para la vida.
      Hay que tener en cuenta que toda la bioquímica terrestre está basada en el carbono y algunas consideraciones hacen pensar que solamente el carbono podría cumplir este papel, y que una hipotética vida extraterrestre, que estaría presente fuera del medio ambiente de la Tierra, no podría también sino basarse en el carbono. Aunque recientemente se ha descubierto a la GFAJ-1, una bacteria del tipo extremofilo que al ser privada del fósforo reemplaza a este con arsénico en su ADN para continuar creciendo y desarrollandose, esta solo reemplaza uno de los componentes auxiliares de las bases nitrogenadas, donde el carbono sigue siendo la cadena troncal.
      Claro que el silicio tiene una serie de desventajas como alternativa al carbono; los átomos de silicio son aproximadamente 50% mayores, y más de 2 veces más masivos que los del carbono. Tienen dificultad para formar dobles o triples enlaces covalentes, que son importantes para un sistema bioquímico. Los silanos, compuestos químicos de hidrógeno y silicio que son similares a los alcanos, son muy reactivos con el agua, y en largas cadenas se dividen espontáneamente a temperatura ambiente. Las moléculas que incorporan polímeros con cadenas que alternan los átomos de silicio y oxígeno, conocidos colectivamente como siliconas, son mucho más estables. Se sugirió que los productos químicos basados en las siliconas sean más estables que los hidrocarburos equivalentes en un medio ambiente rico en ácido sulfúrico, como eso se encuentra en una serie de mundos extraterrestres.
      Así que, según todos los indicios posiblemente la biquímica del Siliciio pudiera…quizás…¿quién sabe?
      Un cordial saludo.
       

      Responder
    • 1.2
      emilio silvera
      el 7 de abril del 2012 a las 11:17

      Amigo José Luis:
      Enn este tema de la “Vida” son tántas las implicaciones que están inmersas en los secretos que la Naturaleza nos esconde que, podríamos decir, sin lugar a equivocarnos que, nos queda mucho camino que recorrer para llegar a adquirir un conocimiento cierto y fehaciente de lo que la vida es. En realidad, sólo tenemos nuestro modelo de vida, es decir, la vida que, en su inmensa diversidad, convive en este planeta y, trasladar lo aquí pasa a otros planetas, es la única base cierta que tenemos, el resto, son especulaciones e hipótesis de “cosas” que pudieran pasar.
      Sin embargo dice bien cuando terefieres a otros mundos que, teniendo propiedades distintas a las que están presentes en el nuestro, pudieran surgir formas de vida muyn diferentes a las conocidas aquí en la Tierra. No niego ni afirmo nada. Simplemente utilizo el sentido común que, como bien sabes, a veces resulta ser el menos común de los sentidos.
      Esperémos que Curiosity llegue a Marte y que otros ingenios investiguen en Titán…Podremos tener algunas sorpresas. En Marte están esos focos de Metano que, al estar el planeta prácticamente inactivo en su anterior pasado volcçanico, nos puede hacer pensar que la fuente del metano podría estar en colonias de bacterias allí presentes. En Titán, donde maresde metano y u ina atmósfera más espesa que la de la Tierra han sido detectadas por la Huygens, podría, ¿por qué no? existir alguna foprma de vida muy promogenia, toda vez que, aquello parece la Tierra de hace millones de años y, ya sabemos que la vida, surgi´ço en la Tierra hace ahora unos 4.000 millones de años.
      Un saludo cordial

      Responder
  2. 2
    karol
    el 26 de agosto del 2012 a las 22:53

    me parece super esto

    Responder
  3. 3
    Fandila
    el 27 de agosto del 2012 a las 10:34





    http://www.biocab.org/Seres_Vivientes_de_Silicio.html
    Razones contra el silicio, para la vida:

    Responder

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