El ser humano como flujo de electrones

Aurora boreal, una de las formas más hermosas de visualizarse un flujo de electrones. Fuente: Wikipedia

Hace unas pocas décadas Carl Sagan empleó una poética metáfora al afirmar que somos polvo de estrellas. Esa es una acertada afirmación si sólo atendemos a la composición química de los seres vivos, pero si queremos entender qué nos hace estar vivos, qué nos diferencia de una sustancia inerte, deberemos ir más allá y proclamar que somos algo más: somos flujo de electrones.
La inmensidad y la complejidad química del universo podrían quedar resumidas en los elementos químicos que aparecen ordenados en la tabla periódica. Dichos elementos químicos se han formado a partir de primitivas estrellas que quemaron su primer combustible, formado en origen por elementos químicos ligeros, tales como el hidrógeno o el helio. Cuando estos gases se gastaron, aparecieron átomos de mayor masa que sirvieron de combustible a estrellas que entraban en su senectud. Algunas de esas estrellas estallaron en uno de los procesos más espectaculares del universo conocido, en el fenómeno que llamamos supernova. Como ocurre tantas veces en la Naturaleza, los que permanecen aprovechan aquellos que dejan los que se fueron, en una cadena milenaria de reciclaje. En las supernovas se formaron muchos de átomos masivos que hoy conocemos, y su violenta explosión los ha extendido por muchos lugares del universo. Así, tras miles de millones de años de evolución química, podemos explicar la diversidad de elementos que hoy encontramos en el universo.

La mayor parte de la materia que forma nuestro planeta es inerte, pero sobre ella habitamos unos seres que hemos basado nuestra química en el carbono y que somos capaces de duplicarnos, perpetuarnos en el tiempo y evolucionar. ¿Qué nos hace diferentes a las rocas, a los océanos, a las nubes?, ¿porqué decimos que hay vida en nosotros?, ¿qué propiedades poseemos que están ausentes en el resto de materiales que forman el universo?
No es nada fácil definir vida, de hecho hay sesudas especulaciones sobre si seríamos capaces de reconocer un organismo extraterrestre vivo y son muchos los investigadores que afirman que podría ser difícil identificar organismos vivos completamente diferentes a los que conocemos. Difícil, pero no imposible, ya que hay una regla que deberían cumplir todos los organismos vivos: debe existir a través de dicho organismo un flujo de electrones capaz de dotarle de energía al ser vivo para perpetuarse en el tiempo. Esto no es más que otra forma de hablar de metabolismo y división/crecimiento, el problema podría estribar en que estas propiedades se podrían dar de una forma tan lenta y por tanto no fuésemos capaces de detectarlo. También podría ocurrir que topásemos con organismos que estén en fase de latencia o hibernación y que, sólo ante determinados estímulos, volvieran a la vida. Durante esa fase de inactividad podría paralizarse el flujo de electrones, lo que haría muy complicado su detección.
¿De dónde sacan los electrones los organismos vivos? La vida que conocemos lleva sobre nuestro planeta unos 4 mil millones de años, y posiblemente, durante más de 3.000 millones sólo han existido bacterias (y arqueas) en la Tierra. Esos plazos temporales tan espectaculares han generado una diversidad biológica tremenda, con una capacidad de extraer electrones de un gran número de compuestos diferentes. Hoy todos somos conscientes de que los organismos vivos pueden tomar un enorme repertorio de compuestos orgánicos, tales como carbohidratos, grasas, ácidos orgánicos o proteínas, para alimentarse, o lo que es lo mismo, para extraer de ellos electrones. Pero lo que quizás asombre a más de uno es que hay organismos (especialmente bacterias y arqueas) que extraen electrones de compuestos tan exóticos (y tóxicos para muchos) como el arsenito, el hidrógeno, el metano o compuestos azufrados. Estos organismos posiblemente nos estén mostrado un pasado metabólico de otras eras, de cuando tenían que alimentarse a partir de compuestos inorgánicos de la corteza terrestre, ya que los compuestos orgánicos no abundaban como hoy lo hacen. De hecho hoy seguimos encontrando esos organismos en ambientes que son hostiles para la mayoría de seres vivos, como el lago Mono o el desierto de Atacama.
Esos electrones extraídos, son por portadores de energía. Parte de ésta es aprovechada por los seres vivos para su mantenimiento y reproducción. Existe en la célula toda una red metabólica encargada de la extracción de esa energía y de su conversión en sustancias necesarias para la supervivencia. Per los electrones, a los que se les ha despojado de parte de esa energía, han de salir para que el flujo siga operativo. Para ello existen unas sustancias que ceden los electrones a los llamados aceptores de electrones. ¿Quiénes son esos aceptores de electrones?. De nuevo nos encontramos con una enorme diversidad: oxígeno, nitrato, sulfato, hierro (III), arsenato, selenato, fumarato, DMSO…. Como algunos investigadores han llegado a decir “cualquier sustancia capaz de ser oxidada será usada como dador electrones y cualquier sustancia capaz de ser reducida podrá emplearse como aceptor final de electrones”. Evidentemente es una exageración, pero da idea de la enorme diversidad y capacidad metabólica que encontramos en la biosfera después de miles de millones de años de evolución.
Lo que encontramos hoy en la Tierra es una foto fija de nuestra actualidad. Tenemos pistas de nuestro pasado por el registro fósil y las huellas moleculares que han quedado en nuestros genomas. Pero desconocemos si en otras eras existieron organismos con capacidades asombrosas que ya se han perdido para siempre. Tampoco sabemos si en otros lugares del universo hay organismos con metabolismos más “exóticos”, capaces de establecer flujos de electrones entre sustancias que ahora ni siquiera nos imaginamos. El gran reto con el que nos encontramos es encontrar esos organismos. Pero aún en el caso de que existan, ¿seremos capaces de identificarlos? Esa reflexión será tratada en otro artículo, permanezcan atentos al blog.
Para saber más:
- Agapakis y col. (2012) Natural strategies for the spatial optimization of metabolism in synthetic biology. Nat Chem Biol. 8:527-535.

FUENTE:http://lacienciaysusdemonios.com/2014/06/26/somos-flujo-de-electrones/#more-37404