El carbono es la columna vertebral de la biología. La vida en nuestro planeta se basa en él y eso es seguramente por una cualidad del carbono: cada uno de sus átomos puede formar enlaces con hasta cuatro otros átomos simultáneamente. Esto le permite formar largas cadenas de moléculas que sirven de base para la vida, como las proteínas y el ADN.
Sin embargo, la ciencia (y también la ficción) ha especulado durante mucho tiempo que la vida extraterrestre podría tener una base química completamente diferente a la basada en el carbono. Y una de las opciones es el silicio.
El carbono y el silicio son químicamente muy similares, ya que los átomos de este último elemento también pueden formar enlaces con hasta otros cuatro átomos simultáneamente. Por otra parte, el silicio es uno de los elementos más comunes en el universo. Por ejemplo, el silicio representa casi el 30 por ciento de la masa de la corteza terrestre, y es aproximadamente 150 veces más abundante que el carbono en la corteza terrestre. Es uno de los 10 elementos más abundantes en la Vía Láctea
Para evaluar cuan lejos puede llegar el silicio, Frances Arnold, del Instituto de Tecnología de California (Caltech) partió de una premisa “si un ser humano puede configurar la vida para construir vínculos entre silicio y carbono, la naturaleza puede hacerlo también”. Si bien es cierto que la vida en la Tierra es capaz de manipular químicamente el silicio (las diatomeas incorporan dióxido de silicio en sus esqueletos), no se conocían casos en los cuales la vida en la Tierra combinara el silicio y el carbono en moléculas.
El grupo de Arnold utilizó una serie de microbios para crear moléculas desconocidas en la naturaleza, a través de una estrategia conocida como «evolución dirigida», de la que esta experta es pionera. Del mismo modo que los agricultores han modificado los cultivos y el ganado por medio de la cría de generaciones de organismos, resaltando ciertos rasgos, los científicos hacen algo similar con las moléculas.
«Queríamos ver si podíamos usar lo que la biología ya hace para abarcaráreas de la química que la naturaleza todavía no ha explorado”, explica Arnold –. Mi laboratorio utiliza la evolución para diseñar nuevas enzimas. Nadie sabe cómo diseñarlas ya que son tremendamente complicadas, pero estamos aprendiendo a usar la evolución para crear otras nuevas, como lo hace la naturaleza”.
El equipo de Arnold se centró primero en analizar aquellas enzimas que sospechaban podrían manipular químicamente el silicio. A continuación, mutaron su ADN de modo aleatoria y probaron si las enzimas podían hacer algo con silicio. Con aquellas que mejor resultado obtuvieron, se realizaron nuevas mutaciones y así hasta obtener el resultado que perseguían. Los resultados, publicados en Science, demostraron quebastaron tres mutaciones para convertir una proteína en un catalizador que podría generar enlaces de carbono-silicio más de 15 veces más eficiente que las mejores técnicas sintéticas actualmente disponibles. La enzima mutante podría generar al menos 20 compuestos de organosilicio (los que contienen enlaces covalentes entre átomos de carbono y de silicio) diferentes, 19 de los cuales eran desconocidos.
«La mayor sorpresa de este trabajo – concluye Arnold – es lo fácil que fue obtener nuevas funciones de la biología, nuevas funciones tal vez nunca seleccionadas en el mundo natural, pero que pueden ser para los seres humanos. El mundo biológico siempre parece estar preparado para innovar”.
Fuente información: Science.
Juan Scaliter
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