David González Jara - Las moléculas de la vida

No obstante, creo que también seréis conscientes de cuál puede ser la estrategia que deben seguir estos dos elementos inestables si quieren alcanzar la tan ansiada estabilidad. ¡Así es!, el Na le tiene que regalar el electrón que le sobra al Cl, y de esa forma ambos poseerán los tan deseados ocho electrones en su capa de valencia. Pero toda acción provoca una reacción, y este caso no iba a ser una excepción. El proceso de intercambio de electrones provoca que el átomo de Na adquiera una carga positiva (como consecuencia de haber perdido una partícula negativa como el electrón), mientras que el átomo de Cl se carga negativamente (precisamente por haber recibido ese electrón). Y ya sabéis lo que sucede cuando dos partículas con cargas opuestas se encuentran infinitamente cerca: quedan unidas por acción de la fuerza electrostática. De modo que, finalmente, tanto el átomo de Na como el de Cl se han estabilizado, pero al hacerlo han perdido su independencia, pues al trajinar con sus electrones han quedado unidos formando una molécula: el NaCl (cloruro sódico, la sal que todos utilizamos en casa para condimentar los alimentos).

En la búsqueda de la estabilidad no todos los átomos se comportan como el Na y el Cl en el ejemplo anterior, por el simple hecho de que no siempre un átomo necesita dar electrones y otro recibirlos. Puede ocurrir, como les acontece a los átomos de la molécula de oxígeno (O 2), que ambos quieran recibir y no les quede otra alternativa que compartir sus electrones; o como sucede con los átomos que forman un fragmento de hierro, que todos quieran deshacerse de los electrones que les sobran y terminen por liberarlos. Lo que los átomos decidan hacer con los electrones (darlos, recibirlos, compartirlos o soltarlos) va a determinar el tipo de unión que se establece entre ellos (lo que llamamos enlace interatómico) y, a su vez, las propiedades físico-químicas de la molécula que se ha formado. 2

Resumiendo todas las ideas expuestas anteriormente, podemos decir que de igual modo que un lápiz sostenido sobre su punta terminará cayendo sobre la mesa buscando una posición más estable, los átomos se unen con otros átomos para formar moléculas tratando de encontrar su propia estabilidad. Y si el lápiz se conforma con estirarse sobre la mesa como un guiri coloradote sobre la arena de Benidorm, para los átomos la estabilidad se alcanza cuando consiguen la misma configuración electrónica que posee un gas noble. Dicho de otra forma, un átomo será estable cuando en la última capa de su corteza posea ocho electrones o, al menos, esta esté completamente colmada con estas indivisibles partículas subatómicas; tal como les sucede al helio (He), neón (Ne), argón (Ar)… vamos, a los gases nobles. Con el objetivo de mimetizar a los gases nobles, y con ello alcanzar la estabilidad, los átomos se ven obligados a trapichear con sus electrones. Algunos regalan sus electrones sobrantes, otros –necesitados de ellos– los recogen e, incluso, en ciertas ocasiones varios átomos llegan al acuerdo de compartir algunos de los electrones que poseen. Pero este negocio electrónico que permite a los átomos alcanzar la estabilidad también es responsable de que estas partículas queden unidas unas con otras formando las moléculas.

LAS MOLÉCULAS DE LA VIDA

Tenéis que saber que la química a veces se muestra tan clasista como los responsables de un club de golf en la Moraleja, segregando sin ningún pudor las moléculas en dos grupos: inorgánicas y orgánicas. Probablemente esta separación tenga mucho más que ver con el modo como los humanos interpretamos el mundo, tratando de aprehenderlo a base de estructuraciones, divisiones y categorías, que con una disimilitud real entre las moléculas, pues todas ellas comparten mucho más de lo que las diferencia. No obstante, agarrado con fuerza a mi naturaleza humana no solo voy a distinguir entre moléculas orgánicas e inorgánicas como hacen los químicos, sino entre moléculas que participan de la vida y las que no pueden hacerlo. Solo que para llegar a conocer las moléculas de la vida primero tendremos que deambular a través del mundo que separa las moléculas orgánicas de las inorgánicas.

El origen de la disgregación de las moléculas en dos grupos parece remontarse hasta principios del siglo XIX, cuando el químico sueco Jöns Jacob von Berzelius agrupó las sustancias que habitualmente aparecían asociadas a los seres vivos bajo el nombre de moléculas orgánicas , y aquellas que caracterizaban al medio no viviente como moléculas inorgánicas . Durante un tiempo se admitía que las moléculas orgánicas tenían un «algo» especial que les permitía formar parte de los organismos vivos: procedían de los compuestos inorgánicos que habían recibido una especie de «fuerza vital» que los transformaba. Esta forma de interpretar la realidad tenía una doble justificación: por entonces el vitalismo (según el cual la vida era un evento especial que no seguía las leyes de la naturaleza) imbuía a gran parte de la comunidad científica. Errónea percepción que se unía al hecho de que hasta entonces ningún científico había sido capaz de sintetizar una molécula orgánica a partir de precursores inorgánicos. Pero el principio del fin del vitalismo llegó en el mismo instante en que, primero, Friedrich Wöhler obtuviera la urea (compuesto orgánico) calentando el cianato amónico (compuesto inorgánico), y unos quince años después su alumno, el químico alemán Adolph Wilhelm Hermann Kolbe, sintetizara el muy orgánico ácido acético a partir de los átomos que lo conforman (C, H y O). A mediados del siglo XIX ya había quedado más que claro que las moléculas orgánicas no se diferenciaban de las inorgánicas por el hecho de haber sido premiadas con un soplido de esotérica vitalidad, simplemente su origen se debía a transformaciones que la química podía explicar. Entonces, ¿por qué unas moléculas se exhibían impúdicamente en los seres vivos mientras que otras parecían estar vetadas por ellos?

Cuando Stanley Miller realizó su famoso experimento tratando de demostrar que la vida se había originado en la propia Tierra, no intentaba reproducir las condiciones primitivas del planeta buscando obtener cualquier tipo de sustancia química, sino intentando sintetizar moléculas orgánicas tales como aminoácidos, nucleótidos o glucosa. De modo que, descartado el flujo vital, los científicos sabían que en verdad las moléculas orgánicas poseían alguna característica que les permitía formar parte de los organismos vivos. Característica, además, de la que carecían sustancias inorgánicas tan importantes para el desarrollo y el mantenimiento de la propia vida como el O 2, el H 2O o el CaCO 3.

Resulta que la particularidad que permitía distinguir entre las dos familias de moléculas había estado a la vista durante todo ese tiempo, pero solo el científico alemán Friedrich August Kekulé fue capaz de verla: el tamaño. Si las moléculas inorgánicas de mayor tamaño rara vez llegan a estar formadas por una docena de átomos, las orgánicas no solo superan con facilidad ese número, sino que incluso podían estar formadas por ¡cientos de miles de átomos! Desconozco la importancia del tamaño en otros ámbitos, pero desde luego en lo referente a las moléculas orgánicas el tamaño desde luego que importa. Las proteínas, los polisacáridos o los ácidos nucleicos que aparecen en los seres vivos son moléculas gigantescas, de un tamaño descomunal si las comparamos con cualquiera de las moléculas inorgánicas. Y la causa de que estas moléculas puedan crecer hasta alcanzar tamaños imposibles para las inorgánicas es la presencia de… átomos de carbono (C).

El carbono es un elemento especial, tanto que la propia vida se apoya y se desarrolla sobre este pequeño diablillo constituido por seis protones, seis neutrones y seis electrones. La principal peculiaridad del carbono reside en sus cuatro valencias. Se trata de un átomo tetravalente que podríamos imaginar como un monstruo dotado de cuatro brazos que le capacitan para enlazarse con otros tantos átomos. Además, no existe un elemento químico más «narcisista», el átomo de carbono posee una especial debilidad por enlazarse con otros carbonos, construyendo enormes cadenas alifáticas llenas de ramificaciones y estructuras cerradas en forma de ciclos que conforman el armazón de las moléculas orgánicas. Sin embargo, su tendencia a formar esqueletos carbonados no le impide utilizar algunas de sus valencias para enlazar átomos de hidrógeno, oxígeno o nitrógeno, que dotan a estas moléculas de la imprescindible reactividad que necesitan para formar parte de la vida.