De todos los bioelementos que constituyen los seres vivos, el más importante es el carbono, que se combina con otros átomos…
¿Qué son los bioelementos?
Si hiciéramos un análisis minucioso de los elementos que hacer posible la vida sobre la Tierra, observaríamos que todos los organismos vivos presentan una constitución química semejante, representada por unos setenta elementos químicos diferentes. A estos elementos se les ha denominado bioelementos o elementos biogénicos, y se pueden dividir en dos grupos, los denominados bioelementos primarios y los bioelementos secundarios.
Los bioelementos
Los bioelementos primarios se llaman así porque son los componentes básicos indispensables para la formación de todas las moléculas presentes en todos los seres vivos, lo que constituye más del 95% de toda la materia viva. Son el oxígeno, carbono, hidrógeno, nitrógeno, fósforo y azufre. Existe una constante renovación de estos bioelementos entre los seres vivos y la corteza terrestre, incluyendo la troposfera (la capa más baja de la atmósfera), en lo que se denominan ciclos biogeoquímicos.
Este hecho, junto con la elevada proporción de los bioelementos primarios en los seres vivos, podrían llevarnos a pensar que tanto en la corteza terrestre como en la troposfera también son los elementos que se encuentran en mayor proporción; sin embargo, esto no es así. Los elementos que se encuentran en mayor proporción en la corteza terrestre son : oxígeno (47%), silicio (28%), aluminio (8%), hierro (5%), calcio (3.5%), sodio (2.5%) y magnesio (2%); y en la troposfera encontramos básicamente oxígeno (21%) y nitrógeno (78%).
De todos ellos, el oxígeno es el que más abunda entre los seres vivos, los demás aparecen en bajas concentraciones. Por ello, los bioelementos deben poseer unas propiedades fisicoquímicas que les hacen candidatos idóneos para constituir la materia viva.
De todos los bioelementos que constituyen los seres vivos, el más importante es el carbono, que se combina con otros átomos, esencialmente hidrógeno y oxígeno, para formar las moléculas orgánicas indispensables para la vida.
Debido a ello, el carbono se encuentra en una proporción muy elevada en los seres vivos (entorno al 19%), proporción muy diferente a la que observamos en la superficie de la terrestre, menos de un 0.5%.
Sin embargo, esta baja concentración de carbono es suficiente para que los organismos autótrofos puedan incorporarlo y así entrar a formar parte de los seres vivos.
El carbono
El átomo de carbono, debido a su baja masa atómica y a su configuración electrónica, puede formar hasta cuatro enlaces covalentes, lo que hace de los derivados del carbono, además de estables, lo suficientemente reactivos como para poder ser modificados químicamente.
Además, la alta capacidad del átomo de carbono para formar estructuras tridimensionales complejas, como consecuencia de la distribución tetraédrica de sus orbitales híbridos sp3, ha propiciado que la vida sobre la Tierra esté construida con él.
Sin embargo, cabe preguntarse por qué exactamente este átomo y no otros próximos a él en la tabla periódica, que presentan propiedades fisicoquímicas semejantes, fue en el que se basó la vida en la Tierra.
¿Qué otro elemento podría construir vida?
Por ejemplo, el silicio es un elemento químico que se encuentra justo debajo del carbono en la tabla periódica, al igual que el carbono, presenta cuatro electrones en su capa de valencia que pueden formar enlaces con otros átomos de silicio, así como combinarse con hidrógeno u oxígeno.
Además, su abundancia en la corteza terrestre es mayor que la del carbono, por lo que podría haber sido un buen candidato para la formación de la vida en la Tierra.
Sin embargo, el tamaño del átomo de silicio es mayor que el del carbono (casi el doble), lo que supone un mayor impedimento estérico para poder formar, por ejemplo, estructuras cíclicas.
Por esta causa, a diferencia del carbono, el silicio no puede formar este tipo de estructuras ni otras más complejas. Además, la combinación del oxígeno con el silicio, por el que presenta una gran afinidad, forma el dióxido de silicio (SiO2), la arena, que es insoluble en agua, y por tanto imposibilita completamente que este elemento pueda ser utilizado para construir la vida que conocemos.
Bibliografía
Ruiz, D. y Fernández, M. (2018). La bioquímica en 100 preguntas. Editorial Nowtilus.