Suelos, Carbono, Silicio y el Origen de la Vida

Estoy convencido de que llegará un momento en el que la comunidad científica tendrá que reconocer su craso error, por no haberse fijado mucho antes y con mayor intensidad en el mundo de los suelos, con vistas a acelerar el progreso científico. Ya os he comentado en varios post, como por ejemplo en este: “Los Suelos y el Origen de la Vida”, que hace tiempo (varias décadas) Alexander Graham Cairns-Smith propuso una conjetura sobre el papel, “quizás esencial”, de las arcillas en el origen de la vida. La mayor parte de los científicos, tan solo miraron de reojo su propuesta. Pues bien, hace unos pocos meses la prensa sacó a relucir a bombo y platillo, que las arcillas pueden desempeñar un rol esencial en el origen de la vida, por cuanto aceleran la síntesis de proteínas, etc. La nota de prensa que os muestro abajo, habla de todo ello, como si se tratará de una idea original de los autores que han llevado a cabo tal estudio, soslayando mención alguna a Cairns-Smith para otorgarse el mérito a “otros”. Del mismo modo, mientras se ensalzan las virtudes del Grafeno, soslayan su contra-réplica en el mundo del silíceo, es decir el siliceno, más joven para la ciencia. Curiosamente ambos dan lugar a monocapas de geometría hexagonal.  Llegará un momento en que nos demos cuenta que los compuestos de carbono y de silicio, más juntos que por separado, depararán enormes sorpresas  tanto en ciencia básica como en la aplicada y la tecnología. Al final de este post os dejo el encabezamiento de una de las muchas noticias aparecidas en el mundo de la ciencia que dan cuenta de ello.

Estructura del Grafeno a la izquierda (Nature Scientific Reports)  y del sileceno a la derecha (Wikipedia)

Las propiedades de los suelos, que los diferencian de los materiales parentales son justamente debidas a la combinación de dos familias de biopolímeros con propiedades de geles, uno de carbono (los ácidos húmicos) y otro de silíceo (las mentadas arcillas). Al interactuar generan en el medio edáfico su estructura (esponjosa), que favorece el desarrollo de la vida enormemente, si comparamos sus propiedades frente a los de las rocas y sedimentos a partir de los que se forman. Quizás el mérito del trabajo que en 2013 ensalza la prensa se deba a que: (i) se ha demostrado experimentalmente como las arcillas propician la síntesis de proteínas y (ii) se habla de aplicaciones prácticas (pasta, pasta, ¡pastaaaa gansa!) que no de un ensayo de ciencia básica como el regalo con el que nos deleitó a muchos Cairns-Smith en su día. Ahora bien el resto de los contenidos que abajo podéis leer, aparentemente sugeridos por estos investigadores chinos, son archiconocidos desde hace tiempo, no aportando novedad alguna. Cabe lamentar tanta ignorancia, por un lado y amnesia por otro. En la estructura de los suelos, estoy convencido que se hallarán las respuestas a muchas preguntas que hoy interesan a la sociedad. Y por tal razón sobre un “buen suelo” la vida prolifera y sobre una roca, como mucho, malvive.

 Quizás uno de los problemas de la edafología es que sus practicantes no sepamos “vender nuestros productos” apelando a los vocablos y líneas prioritarias  de moda. Y así cabe preguntarse si sería posible elaborar un nuevo concepto de suelo basándose en lo dicho anteriormente. La respuesta es ¡sí!. Curiosamente, a la hora de leer la noticia mentada, me encontraba llevando a cabo tal empresa, con vistas a presentarla en un Simposio sobre “la ciencia básica y el futuro de la edafología. Reinventar la dinamita no dice mucho a favor de sus proponentes, sino que por el contrario constata su ignorancia en materia de antecedentes, o lo que sería peor, hurtar ideas de otros para presentarlas como originales decenios después en un mundo en donde la historia de la ciencia no parece servir para nada. ¡Lamentable!.

 Juan José Ibáñez

 La Web Académica: Conocemos todo Nos informa de que (…)

Alexander Graham Cairns-Smith es un químico orgánico y biólogo molecular de la Universidad de Glasgow. Él es el más famoso por su controversial libro de 1985, siete pistas sobre el origen de la vida.

El libro popularizó la hipótesis de que comenzó a desarrollarse en la década de 1960-que la auto-replicación de los cristales de arcilla en la solución podría proporcionar un paso intermedio entre la materia sencilla biológicamente inerte y la vida orgánica. El inspiró otras ideas acerca de la evolución química, incluyendo el experimento de Miller-Urey y el mundo del ARN, todos los cuales son hipótesis que han ayudado en gran medida en la explicación del origen de la vida.

Cairns-Smith publicó también en la evolución de la conciencia, en la evolución de la mente, lo que favorece el papel de la mecánica cuántica en el pensamiento humano.

Arcilla hipótesis

En forma simplificada, esta es la hipótesis de arcilla: Las arcillas se forman naturalmente a partir de silicatos en solución. Cristales de arcilla, ya que otros cristales, preservar su acuerdo formal externa a medida que crecen, fácil, y seguir creciendo. Arcilla masas cristalinas de una forma externa particular pueden pasar a afectar a su medio ambiente en formas que afectan las posibilidades de la replicación. Por ejemplo, es más probable que légamo una vaguada un cristal de barro «pegajoso», la creación de un entorno propicio a una mayor sedimentación. Cabe la posibilidad de que tales efectos podrían extenderse a la creación de áreas planas puedan estar expuestos al aire, seco, y convertirse en polvo por el viento, que podrían caer al azar en otras corrientes. Por lo tanto-por procesos físico-un entorno sencillo, inorgánica, la selección podría existir para la reproducción de cristales de arcilla de la forma «pegajosa».

A continuación se presenta un proceso de selección natural de cristales de arcilla que atrapan ciertas formas de moléculas a sus superficies. Proto-moléculas orgánicas pueden ser bastante complejos catalizadas por las propiedades de la superficie de silicatos. El paso final se produce cuando estas moléculas complejas realizan una «toma de control genético» de su arcilla «vehículo», convirtiéndose en un locus independiente de la replicación – un momento evolutivo que podría entenderse como la primera Exaptación.

A pesar de su citación frecuente como un modelo útil del tipo de proceso que podrían haber estado involucrados en la prehistoria de la DNA, la «hipótesis de barro» de la abiogénesis no es tan popular, al igual que varias otras hipótesis abiogénesis. Como era actual y de moda en aquella época, Richard Dawkins lo utilizó como modelo el ejemplo de la abiogénesis en su libro de 1986 El relojero ciego.

Bioquímica Extraterrestre

Smith sugiere que los antepasados de los seres humanos podrían haber tenido bioquímicas alienígenas y presentó algunas pruebas que apoyan esta posibilidad en un artículo para una revista de investigación biológica en 1975

La arcilla pudo ser la cuna de la vida terrestre

La arcilla, una mezcla aparentemente estéril de minerales, podría haber sido la cuna de la vida en la Tierra. O por lo menos, de las complejos materiales bioquímicos que hacen posible la vida, según una investigación de ingenieros en biología de la Universidad de Cornell (Ithaca, Nueva York, EE.UU.), que saldrá publicada en la edición online de Scientific Reports, de Nature Publishing.

FUENTE | Tendencias21 07/11/2013

En una simulación de agua de mar antigua, la arcilla forma un hidrogel -polímeros que forman una aglomeración de espacios microscópicos capaces de absorber líquidos como una esponja-. Durante miles de millones de años, los productos químicos confinados en esos espacios podrían haber llevado a cabo las reacciones complejas que forman las proteínas, el ADN y, finalmente, toda la maquinaria que hace que una célula viva funcione.

Los hidrogeles de arcilla podrían haber confinado y protegido aquellos procesos químicos hasta que la membrana que rodea las células vivas se desarrolló, señala la nota de prensa de la universidad, recogida por EurekAlert!.

A fin de probar la idea, el grupo dirigido por Dan Luo, profesor de ingeniería ambiental y biológica, ha demostrado cómo se produce la síntesis de proteínas en un hidrogel de arcilla. Los investigadores utilizaron previamente hidrogeles sintéticos como un medio ‘libre de células’ para la producción de proteínas. Llene usted el material esponjoso con ADN, aminoácidos, las enzimas adecuadas y unos pocos trocitos de maquinaria celular y podrá hacer las proteínas que codifica el ADN, como ocurriría en un tanque de células.

Para que el proceso pueda producir grandes cantidades de proteínas, como en la fabricación de medicamentos, se necesita una gran cantidad de hidrogel, por lo que los investigadores se propusieron encontrar una forma más barata de hacerlo. El investigador Dayong Yang se dio cuenta de que la arcilla forma un hidrogel. «Es muy barata«, añade Luo. Mejor aún, resultó inesperadamente que el uso de la arcilla mejoraba la producción de proteínas.

Pero entonces se les ocurrió a los investigadores que lo que habían descubierto podría responder a la vieja pregunta de cómo evolucionaron las biomoléculas. Los experimentos realizados por Carl Sagan en Cornell y por otros investigadores demostraron que los aminoácidos y otras biomoléculas podrían haberse formado en los océanos primordiales, aprovechando la energía de un rayo, por ejemplo. Sin embargo, en la inmensidad del océano, ¿cómo se unieron estas moléculas lo suficiente como para ensamblarse en estructuras más complejas, y qué las protegió de las inclemencias del ambiente?

MEMBRANAS CELULARES

Los científicos han sugerido en el pasado que pequeños globos de grasa o polímeros podrían haber servido como precursores de las membranas celulares.

La arcilla es una posibilidad prometedora porque las biomoléculas tienden a adherirse a su superficie, y los teóricos han demostrado que el citoplasma -el interior de una célula- se comporta como un hidrogel. Y, explica Luo, un hidrogel de arcilla protege mejor a sus contenidos de las enzimas perjudiciales (llamadas ‘nucleasas’), que pueden desmantelar el ADN y otras biomoléculas.

Como prueba adicional, la historia geológica muestra que la arcilla apareció por primera vez justo en el momento en el que las biomoléculas comenzaron a formar protocélulas -estructuras similares a células, pero incompletas- y, finalmente, las células terminadas. Los eventos geológicos coincidían con los eventos biológicos.

Cómo evolucionaron estas máquinas biológicas aún queda por explicar, reconoce Luo. Por ahora su grupo de investigación está trabajando para entender por qué un hidrogel de arcilla funciona tan bien, con la vista puesta en las aplicaciones prácticas de la producción de proteínas ‘libre de células’.

La exitosa unión entre grafeno y silicio augura un fuerte avance en células solares

El grafeno, que es una capa de carbono con un átomo de espesor, en la cual los átomos de carbono conforman una celosía hexagonal, similar a la de un panal de miel, posee una alta conductividad eléctrica, entre otras propiedades tales como su gran durabilidad y su notable flexibilidad.

FUENTE | Noticias de la Ciencia 07/11/2013