Exóticos seres de silicio

“There is a famous book published about 1912 by Lawrence J. Henderson… in wich Henderson concludes that life necessarily must be based on carbon and water, and have its higher forms matabolizing free oxygen. I personally find this conclusion suspect, if only because Lawrence Henderson was made of carbon and water and metabolized free oxygen. Henderson had a vested interest.”

Carl Sagan (1973)

Hace una par de años leí “Odisea en Marte” de Stanley G. Weinbaum, un escritor del cual frecuentemente se ha dicho que sino hubiese muerto prematuramente en 1935, hoy le conoceríamos como uno de los grandes de la ciencia-ficción, a la altura de Asimov o Clarke. De aquel mítico relato recuerdo con cierto estremecimiento unos milenarios seres de silicio con forma piramidal que habitaban el rojo desierto marciano. Sin embargo, por aquel entonces, aquellas criaturas me decepcionaron bastante. El motivo fue la lectura de un ensayo del buen doctor titulado “Uno y el único”. En ese ensayo, Asimov hablaba del carbono y argumentaba convincentemente que una bioquímica basada en el silicio no era plausible. No obstante, recientemente he leído algunas hipótesis al respecto bastante distintas. Quiero presentároslas.

Generalmente, la posibilidad de una bioquímica basada en polímeros de silicio ha recibido poca atención científica seria, quedando relegada al terreno de la literatura de ciencia-ficción. Esto se debe en gran medida a la improbabilidad de una vida basada en el silicio bajo condiciones ambientales terrestres. Sin embargo, recientes investigaciones centradas en la posibilidad de vida en disolventes no polares y en ambientes criogénicos han demostrado que en estas condiciones los silanos pueden formar parte de una química versátil.

El silicio puede actuar con varias valencia (4, 5 y 6) y formar enlaces covalentes estables consigo mismo y con el carbono, germanio, nitrógeno, fósforo, azufre, halógenos y muchos metales. Los silanos son análogos de los alcanos, pero derivados del silicio. Consisten en cadenas de átomos de silicio unidos covalentemente a átomos de hidrógeno. Su fórmula general es SinH2n+2. Los silanos, al igual que los alcanos, pueden formar anillos, ser ramificados y presentar los mismos grupos funcionales. Además estos polímeros y sus derivados de bajo peso molecular pueden formar agregados macromoleculares flexibles: hojas, cadenas, tubos y otras formas similares a las bicapas lipídicas de la bioquímica del carbono. Sin embargo, los silanos no pueden formar sistemas pi-conjugados, por lo que no pueden formar compuestos aromáticos. No obstante, los polisilanos pueden formar sistemas sigma-conjugados con propiedades electrónicas similares. De hecho, al considerar alternativas bioquímicas al carbono, la clave está en buscar análogos funcionales más que estructurales. William Bains (2004) utilizó este principio para elaborar un posible proceso fotosintético basado en una bioquímica del silicio.

Las condiciones ambientales en las que este tipo de bioquímica podría ser una posibilidad realista, según Schulze-Makuch e Irwin (2006), son las siguientes: (1) una atmósfera reductora con sólo cantidades pequeñas de oxígeno para prevenir la oxidación de los silanos (el oxígeno los descompone porque el enlace Si-O es muy estable), (2) escasez de agua para prevenir su conversión en silicatos no reactivos, (3) temperaturas bastante inferiores al punto de congelación del agua para aumentar la estabilidad del enlace Si-Si, (4) un disolvente no-polar compatible, y (5) una disponibilidad limitada de carbono debido a su mayor versatilidad química que favorecería su selección como bloque constructivo básico. Esta última restricción está basada no sólo en la química bajo condiciones ambientales terrestres sino también en el material encontrado en cometas, meteoritos y detectado en nebulosas interestelares. Mientras que los polímeros de carbono son ubicuos los de silicio son escasos. No obstante, hay varios ambientes y procesos que posibilitarían la formación de silanos: (1) reacciones de serpentinización en ambientes criogénicos, (2) impactos meteoríticos en cuerpos planetarios helados, y (3) granos de hielo/silicato expuestos a la radiación UV y protones de 1 MeV en ambientes interestelares ricos en hidrógeno. De hecho, se han detectado posibles silanos en el disco protoestelar W33A.

Para terminar señalare que incluso dentro de la química terrestre dominada por el carbono, el silicio puede tener un papel biológico. Así, las silafinas son unos péptidos únicos, unas poliaminas de cadena larga que forman parte de la biosílice de las diatomeas, donde actúan como moldes para la precipitación de nanoesferas de sílice. También conviene mencionar las hipótesis de Cairns-Smith sobre el origen de la vida. Este autor sostiene que los compuestos de silicio podrían haber sido los primeros moldes de la vida basada en el carbono. Concretamente, ha sugerido que los primeros compuestos de carbono habrían adquirido su quiralidad de arcillas o silicatos que presentaban una determinada quiralidad estructural. De este modo, incluso en una bioquímica del carbono, el silicio podría haber tenido un papel significativo.

Las hipótesis altamente especulativas de este tipo resultan interesantes porque mueven a la reflexión sobre si la posible vida extraterrestre ha de ser necesariamente como la del único ejemplo que conocemos: vida basada en el carbono, bañada en agua e impulsada por fotosíntesis. Quién sabe si en otras regiones del cosmos habitan formas de vida siquiera más exóticas que las imaginadas por los científicos más heterodoxos o los escritores más fantasiosos de ciencia-ficción.

Bibliografía

Bains, W. (2004). Many chemistries could be used to build living systems. Astrobiology. 4: 137-167.

Schulze-Makuch, D. & Irwin, L.N. (2006). The prospect of alien life in exotic forms on other worlds, Naturwissenschaften. 93:155-172.