SILICIO VS CARBONO
La vida en la Tierra se basa en el carbono. Esto
significa, simplemente, que la química para la vida en la Tierra utiliza el
carbono para formar moléculas complejas que se usan para varias funciones
vitales, como el almacenamiento de información.
significa, simplemente, que la química para la vida en la Tierra utiliza el
carbono para formar moléculas complejas que se usan para varias funciones
vitales, como el almacenamiento de información.
Vida imaginaria basada en silicio
(Terence Dickinson y Adolf Schaller, bp0.blogger.com) |
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.
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.
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.
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.
 |
Imagen artística de vida basada en
silicio (bp0.blogger.com) |
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:
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".
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.
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.
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.
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.
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.
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.
CUESTIONARIO
1. MENCIONE SEGÚN LA LECTURA LAS CARACTERÍSTICAS DEL SILICIO.
2 HAGA UNA EXPLICACIÓN (MÍNIMO 15 LÍNEAS) DE LA LECTURA, OPINE USTED DE LA POSIBILIDAD DE TENER VIDA A PARTIR DEL SILICIO.
