Por primera vez, células vivas forman enlaces de carbono y silicio

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Científicos han logrado persuadir a las células vivas para que establezcan enlaces carbono-silicio, demostrando por primera vez que la naturaleza puede incorporar el silicio, uno de los elementos más abundantes de la superficie terrestre, en los bloques de construcción de la vida.

Si bien es cierto que los químicos ya habían logrado enlaces de carbono-silicio antes (se pueden encontrar en todo, desde pinturas y semiconductores hasta en ordenadores y pantallas de televisión), hasta ahora nunca se han encontrado en la naturaleza, y estas nuevas células podrían ayudarnos a entender más sobre la posibilidad de que exista vida basada en el silicio en otras partes del Universo.

Después del oxígeno, el silicio es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre, y sin embargo no tiene nada que ver con la vida biológica.

Por qué el silicio nunca se ha incorporado a ningún tipo de bioquímica en la Tierra ha sido un rompecabezas desde hace mucho tiempo para los científicos, ya que, en teoría, habría sido tan fácil para las formas de vida basadas en silicio haber evolucionado en nuestro planeta como las de carbono, que conocemos y amamos.

No sólo el carbono y el silicio son extremadamente abundantes en la corteza terrestre; también son muy similares en su composición química.

Una de las características más importantes que comparten el carbono y el silicio es la capacidad de formar enlaces con cuatro átomos al mismo tiempo. Esto significa que son capaces de enlazar las largas cadenas de moléculas necesarias para formar la base de la vida tal como la conocemos: las proteínas y el ADN.

(Imagen ampliable) Horta. Vida a base de silicio en Star Trek.

No obstante, las formas de vida basadas en silicio no existen fuera del universo de Star Trek, por lo que sabemos.

“No existe ningún organismo vivo conocido que cree enlaces de silicio-carbono, a pesar de que el silicio es tan abundante a nuestro alrededor, en las rocas y por toda la playa”, comenta Jennifer Kan, de Caltech, en Estados Unidos, una de las investigadoras en el estudio publicado en la revista Science.

Para que quede claro, Kan y su equipo jugaron un papel sustancia en lograr que las células vivas crearan enlaces de carbono-silicio. Esto no era algo que la célula podría haber hecho fácilmente por sí sola.

Pero el experimento es la prueba de que estos lazos pueden formarse en la naturaleza, siempre y cuando se cumplan las condiciones adecuadas.

Los investigadores comenzaron por aislar una proteína que se produce de forma natural en la bacteria Rhodothermus marinus, que prospera en las aguas termales de Islandia.

Les gustaba esta proteína, llamada enzima citocromo c, porque mientras su papel principal es transportar electrones a través de las células, las pruebas de laboratorio revelaron que podrían facilitar los tipos de enlaces que podrían unir átomos de silicio al carbono.

Después de aislar la proteína, insertaron su gen relacionado en algunas bacterias de E. coli para comprobar si podría facilitar la producción de enlaces de carbono-silicio dentro de sus células vivas.

La primera iteración de estas bacterias de diseño no obtuvo grandes resultados, pero el equipo siguió mutando el gen de la proteína dentro de una región específica del genoma de E. coli hasta que ocurrió algo genial.

“Tras tres rondas de mutaciones, la proteína fue capaz de unir el silicio al carbono 15 veces más eficientemente que cualquier catalizador sintético”, informó Aviva Rutkin de New Scientist.

El hecho de que esta bacteria haya sido diseñada para crear enlaces de carbono-silicio de manera más eficiente de lo que los químicos capaces de hacer en el laboratorio es emocionante por dos razones. En primer lugar, ofrece una manera mejorada de producir enlaces de carbono-silicio, necesarios para crear cosas como productos farmacéuticos, productos químicos agrícolas y combustibles.

“Es algo sobre lo que la gente habla, sueña, se maravilla”, comentó Annaliese Franz, de la Universidad de California, Davis, en Estados Unidos que no participó en la investigación.

“Cualquier químico farmacéutico podría leer esto el jueves y el viernes decidir que quiere tomar esto como base para sus estudios que podrían utilizar potencialmente”.

En segundo lugar, significa que podría existir una forma de vida, al menos parcialmente, basada en el silicio, y si los investigadores siguen cultivando este tipo de bacterias, podríamos llegar a comprender mejor qué aspecto podrían tener.

“Este estudio muestra la rapidez con que la naturaleza puede adaptarse a nuevos desafíos”, dijo una integrante del equipo, Frances Arnold, en un comunicado de prensa.

“La maquinaria catalítica codificada por el ADN de la célula puede aprender rápidamente a originar nuevas reacciones químicas cuando proporcionamos nuevos reactivos y el incentivo apropiado en forma de selección artificial”. La naturaleza podría haber hecho esto ella misma si hubiese querido”.

* Artículo publicado originalmente en Science Alert, revisado y traducido por ¡QFC!

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2017-01-24T11:31:12+00:00