Los cristales y el origen de la vida

Los cristales y el origen de la vida
Por Elizabeth Ruiz Jaimes en la Academia Mexicana de Ciencias

En el mundo existen grupos de científicos enfocados a explicar el origen de la vida, buscando algo puntual, algo rarísimo que ocurra en el Universo, pero creo que el origen de la vida comenzó con algo que no tuviera más remedio y que fue a escala absolutamente global, sostuvo Juan Manuel García Ruiz, del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) de España.

El científico, integrante de la Academia Mexicana de Ciencias (AMC), lleva años estudiando cómo se crean unas estructuras inorgánicas compuestas por millones de nanocristales que se autoensamblan adoptando en conjunto formas curvas como las de la vida, imitando así muchos aspectos de lo vivo, “pero se crean sin intervención de la vida o de productos orgánicos”, expuso durante la conferencia que dictó en octubre pasado en el Instituto de Geología.

Al abordar el tema “Autoorganización mineral: Biomorfos de silice/carbonato”, García Ruiz mencionó que junto con su equipo de investigación encontraron materiales cristalinos de sílice y carbonato a los que llamaron “biomorfos”, porque imitan algunas de las formas características de los organismos vivos, pero que son microestructuras minerales que se autoensamblan para crear fascinantes formas parecidas a los que son considerados los restos de vida más antigua sobre el planeta.

Para rastrear la historia de la vida en la Tierra, los especialistas recurren al estudio de las rocas buscando microstructuras que puedan ser restos de la vida primitiva, y la morfología ha sido uno de los criterios más utilizados para detectar esos restos de vida. Es decir, se considera que las formas curvas o helicoidales de los microfósiles hablarán de su origen biológico.

Entre los fósiles más antiguos están las estructuras de origen biológico en rocas sedimentarias de 600 millones de años de antigüedad, encontradas en las colinas de Ediacara, cerca de Adelaida, en el sur de Australia, y que son prueba de formas de vida complejas, explicó.

Sin embargo, a medida que se rastrean rocas más y más antiguas, y por tanto también en el camino se hallan restos de organismos cada vez más simples, el problema se hace más difícil, por ello, la investigación de García Ruiz está encaminada a responder a la pregunta: ¿desde cuándo existe vida en el planeta y cómo apareció?

Ante esto, “la fecha que se le ha atribuido al inicio de la vida puede no ser exacta”, aseguró, ya que la morfología de algunos pretendidos microfósiles encontrados en rocas arcaicas –correspondientes a la etapa de la Tierra joven–, son tan similares a las estructuras inorgánicas que creamos en el laboratorio que no puede asegurarse que sean restos de vida sobre el planeta.

En otras palabras, agregó, no se considera que la morfología sea factor determinante para identificar la vida primitiva hace 3 500 millones de años. “Creemos que la morfología de los objetos, por sí sola, no nos informa sobre su origen. Lo que hemos probado científicamente para plantearlo de forma coloquial, es que las apariencias engañan”.

“Biomorfos” de laboratorio

La simetría de los objetos se suele dividir en dos grandes grupos: “el de la simetría del mundo mineral y el de la simetría de la vida; creemos que son dos tipos de simetría distintos y es el criterio que utilizamos para detectar estructuras biológicas muy antiguas”.

Por lo tanto, la línea recta, los ángulos diedros, las figuras planas es algo que se relaciona con el mundo del cristal y lo inorgánico, de lo que está muerto, y frente a ese mundo cree el investigador que hay otro que está completamente separado, que es el mundo sensual de la vida, con una simetría más desarrollada, con curvatura continua.

“Pero hay mecanismos por los cuales, de una manera puramente inorgánica somos capaces de obtener estructuras con simetrías similares a las de la vida, con curvatura continúa, hay muchas formas de hacerlo con muchos tipos de reacciones químicas que llevan a ese tipo de materiales”, subrayó.

Para probarlo explicó un experimento que llevo a cabo y consistió en una precipitación de carbonato de bario, de calcio o de estroncio en una condición de pH entre 9.5 y 11, con lo cual provocó el acoplamiento químico entre la formación de un carbonato de bario, de calcio o de estroncio junto con la precipitación de la acidez.

Después se tomó una disolución rica en sílice, con una concentración superior a las 200 partes por millón, se colocó cierta concentración de una sal soluble alcalinoterrea de bario, calcio o estroncio, se dejó al aire libre de forma que el CO2 se disolviera dentro de esta solución y entonces por el PH alto, ese CO2 fundamentalmente se transformó en bicarbonato y carbonato y provocó la precipitación. Los resultados fueron unas estructuras que se parecen a las de organismos vivos, pero no lo eran, se trataba de estructuras auto ensambladas con curvatura continua que imitaba muy bien las formas de la vida.

El cristalógrafo Juan Manuel García sostuvo que este tipo de experimentos se volvieron importantes en la medida de que el procedimiento de laboratorio, con las condiciones químicas planteadas, es un desarrollo que actualmente se puede dar en ambientes geológicos.

“Es así como podemos relacionar esto con el problema del origen de la vida primitiva, porque en primer lugar las morfologías son similares, microestructuras encontradas por investigadores en las rocas arcaicas son parecidas a estas estructuras de laboratorio”.

Además, “podemos encontrar zonas o ambientes geológicos como las condiciones de experimentos de mi laboratorio, como en los lagos del Rift Valley en África o en Aqua de Ney en California, o en fuentes alcalinas de Oman o Ethiopía”.

Adelantó que la propuesta en la que enfoca sus investigaciones junto con su equipo tiene que ver en la actualidad con la mezcla de lo inorgánico y lo orgánico.

Su objetivo es conocer si realmente en ese ambiente -hace 4 400 millones de años-, la química de la sílice desempeñó un papel importante, por lo que estudian y experimentan para saber qué pasaba al juntar estos nanocristales que se autoensamblan con los compuestos orgánicos que se supone se estaban formando y con ello saber qué tipo de complejidad orgánica se puede dar con la integración de la sílice.

La propuesta del científico español establece que antes de que apareciera la vida, en esa transición de la geoquímica orgánica a la geoquímica prebiótica, el papel de la sílice polimérica, un compuesto universal presente en todo el planeta, fue importante y notable en lo que es la vida sobre la Tierra, incluso en la métrica de las morfologías que la vida adoptó en los primeros estadios, por eso el científico español busca entender el papel que jugaron también las moléculas orgánicas desde que la vida apareció en el planeta y toda la evolución de los sistemas biológicos.

Colaboraciones y eventos

El doctor García Ruiz ha mantenido colaboraciones con académicos y estudiantes en nuestro país por varias de sus líneas de investigación, entre las que destacan sus estudios sobre los cristales gigantes de las minas de Naica, en Chihuahua.

Entre los planes de colaboración con el investigador, considerado uno de los más destacados a nivel mundial en el campo de la cristalografía con gran impacto en las áreas de biomedicina, nanotecnología y medios naturales, está programado el evento Crystallography for Space Sciences, An International School A Cospar Capacity Building Workshop, que se realizará del 17 al 29 de abril de 2016 en Puebla; el comité organizador de esta actividad está conformado por la AMC, INAOE, UNAM y BUAP.

Se trata de la primera Escuela Internacional/Taller sobre Cristalografía de Ciencias Espaciales, la cual tiene como propósito preparar a un número determinado de participantes para la próxima generación de proyectos en busca de un conocimiento y comprensión de los minerales extraterrestres y rocas.

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