Resumen: Philip Ball, autor de “La Matriz de la Vida. Una Biografía del Agua”, dice que el agua líquida es esencial para la clase de química delicada que hace que la vida sea posible. En una entrevista con Astrobiology Magazine, discute sus pensamientos sobre el papel del agua líquida en la vida sobre la Tierra y en otros mundos.|

Agua (óxido de bihidrógeno, H2O) es un compuesto químico verdaderamente notable y resulta fundamental para la vida sobre la Tierra. Crédito: NASA.

Una de las políticas guía de la NASA en la búsqueda de vida extraterrestre es “seguir al agua”. El agua es bastante común en el universo, encontrándosela en todos lados, desde las vastas nubes de polvo interestelar hasta los campos rojo-naranja de Marte, pero la mayoría de esta agua está en forma de hielo. El agua sólida no puede actuar como lubricante para los procesos moleculares de la vida, así que la búsqueda es de agua líquida, una materia prima que es mucho más rara en el universo.

Philip Ball, autor del libro “La Matriz de la Vida: Una Biografía del Agua”, dice que el agua líquida es esencial para la clase de delicada química que hace que la vida sea posible. El agua líquida es un solvente universal, un mediador de las reacciones químicas de la vida, y tiene una estructura diferente a la de cualquier otro líquido. En una entrevista con Astrobiology Magazine, Philip Ball discutió recientemente sobre sus ideas acerca del papel del agua líquida para la vida sobre la Tierra y en otros mundos (un extracto de su libro sigue a la entrevista).

---

Entrevista con Philip Ball, editor consultante de la revista Nature y Redactor Residente en el Departamento de Química del Colegio Universitario, Londres:

Q: ¿Piensa Ud. que el agua líquida es necesaria para la existencia de vida en otros mundos?. Alternativamente, ¿qué piensa Ud. sobre las sugerencias de que la vida en otras partes puede desarrollarse sin agua líquida, y puede en su lugar hacer uso de otros líquidos como el azufre?
PB: Pienso que la discusión sobre ésto, con sus cargos relacionados de “terra-centrismo”, fallan generalmente en reconocer lo que es realmente único sobre el agua. Cuanto más entendeos sobre el agua biológica, más vemos que su habilidad única para formar una red tridimensional de enlaces de hidrógeno le permite participar en procesos bioquímicos y no actuar simplemente como un telón de fondo pasivo.
En un nivel algo crudo, la vida es algo que trata de procesos moleculares tales como formación de patrones, reconocimiento molecular y replicación, que pueden ser duplicados en solventes no acuosos. Pero encontramos que aún en los organismos más simples, muchas de las interacciones moleculares se ven facilitadas por en el agua de una manera extremadamente afinada. No estoy seguro de que conozcamos ningún solvente que pueda jugar un papel comparable en términos de habilitar la clase de química delicada que hace posible la vida.
Si aceptamos que cualquier forma de vida requerirá un grado comparable de sofistificación química, es difícil ver cuál otro solvente la haría posible. En otras palabras, lo pondría así:
• Es muy probable que la vida necesite un solvente.
• Ese solvente tiene que jugar un papel activo, diverso y flexible.
• El agua es, hasta ahora, el único líquido común que conocemos que es capaz de hacerlo.
Así que pienso que Lawrence Henderson puede haber estado en lo cierto cuando propuso en 1913 que el agua es biofílica, ¡aunque no usó esa palabra, y su interpretación del hecho fue bastante diferente!
Q: Usted hace notar en su libro que de algunas formas, el agua es más un cristal que un líquido. Esto trae a la mente algunas teorías que sugieren que los cristales pueden haber jugado un papel en el origen de la vida, especialmente en lo que tiene que ver con el problema quiral. ¿Pudo el agua haber jugado el papel en el origen de la vida que otros han atribuido a los cristales?.

Un dibujo mostrando la Fosa de las Marianas. Crédito de la imagen: Consejo de Servicio Económico, S.A.

PB: Yo digo que el agua ha atraído la atención de gente que ha tendido a estar más interesada en el estado cristalino que en el líquido, como Bernal y Pauling. Pero diría que el agua literalmente como un cristal en solamente un aspecto: tiene un grado inusualmente alto de ordenamiento LOCAL. Pero por supuesto ésto es en promedio; no hay nada parecido a una estructura ordenada permanente, aún en un nivel local. Así que no creo que el agua haya podido jugar ningún papel de formación de patrones como el que se ha propuesto para algunos cristales minerales en el origen de la vida.
Q: En su libro, usted mencionó también algunos experimentos que utilizaron diferentes presiones y temperaturas para estudiar los (algunas veces extrañas) efectos en el agua. ¿Piensa que en los planetas con presiones y temperaturas significativamente diferentes a los de la Tierra, el agua podría aún jugar un papel fundamental en la vida?.
PB: La presión en el fondo de la Fosa de las Marianas en el Pacífico es de alrededor de 1.000 atmósferas, bajo cuyas condiciones es agua líquida tiene una estructura significativamente diferente, más parecida a la del hielo amorfo de alta densidad. Sin embargo, la vida persiste allí. Así que parecería totalmente posible que las altas presiones en otros mundos no son un impedimento para la vida en el agua.
También, es seguramente posible para la vida persistir en agua súper-enfriada debajo del punto normal de congelamiento, pero ésta sería una existencia muy precaria, ya que el peligro de congelamiento estaría siempre presente.
En lo que se refiere a las temperaturas altas, creo que las condiciones en torno a algunas ventilas hidrotermales están por encima del punto crítico del agua. Dudo que una vida basada en el carbono pueda existir en tal medioambiente, sin embargo, no solamente porque muchos orgánicos se desintegran arriba de unos pocos centenares de grados, sino porque las propiedades solventes del agua súper-crítica son muy diferentes; las especies hidrofóbicas se hacen más solubles, por ejemplo.
Q: ¿Cuál es su teoría preferida para el origen de la vida en la Tierra, las ventilas hidrotermales, las charcas llanas iluminadas por el sol, la panspermia, o alguna otra?.
PB: Pienso que la teoría de las ventilas tiene más probabilidades, no solamente porque postula un ambiente relativamente estable frente a una situación muy cambiable y a menudo bastante desagradable en la superficie del agua o en tierra.
La panspermia siempre se siente insatisfactoria porque simplemente relega y no se enfoca en el problema. ¡Pero éso no es decir, por supuesto, que por esa razón esté descartada!
Q: ¿Cuáles piensa usted que son los más interesantes o atractivos hallazgos recientes sobre las propiedades del agua?.

Creo que las condiciones alrededor de algunas ventilas hidrotermales están por encima del punto crítico del agua. Crédito: Universidad de Delaware.

PB: Precisamente ahora, pienso que las mayores cuestiones giran en torno de la naturaleza del agua en la célula. Todavía existe mucha controversia sobre ésto: ¿es el agua de la célula más o menos como el agua común? Los bioquímicos la tratan comúnmente de esta forma. ¿O está tan modificada por la presencia de tantas macromoléculas y superficies que tiene una estructura bastante diferente?.
Algunas personas piensan que el agua celular es más como un gel. Otros creen que es fuertemente in-homogénea, teniendo algunas veces una densidad aumentada, fortalecida por la presencia de ciertos iones disueltos, y algunas veces una densidad reducida, haciéndola un solvente más pobre y más parecida al hielo.
Muy recientemente ha habido varios reportes de que el agua muy cercana a superficies hidrofóbicas es como el vapor: que esas superficies son relativamente “secas”. Ésto tendría importantes implicaciones por cosas como la atracción hidrofóbica, así como para la nuclearización de burbujas de gas en las superficies, que ha sido propuesta como una explicación para la misteriosa atracción de largo alcance entre superficies hidrofóbicas.
Tenemos también más y más ejemplos de agua unida a las proteínas jugando un importante papel funcional; por ejemplo, cadenas de moléculas de agua dentro de canales parecidos a poros de las proteínas, actuando como “alambres protónicos”. Todo ésto muestra que el agua juega un papel sutil y dinámico en la biología molecular, y es en sí misma una bio-molécula.

---

Extractos de “La Matriz de la Vida: Una Biografía del Agua” por Philip Ball. Copyright © 1999 por Philip Ball. Utilizado con permiso de Farrar, Straus y Giroux, LLC. Todos los derechos reservados. Algunas porciones del texto han sido alteradas en razón del contexto.

Agua, El Elíxir Verdadero

Ayer llovió, y ahora el jardín enloquecerá. Estamos en principios de verano, y por semanas el terreno ha estado reseco. He temido por las rosas, y las he atendido con una manguera irresponsable. Pero ayer las alturas gruñeron, el relámpago destelló, y los cielos se abrieron. En mi jardín, vidas preciosas no están más en peligro; el agua ha regresado.
Como cualquier jardinero, he sobre-dramatizado la situación. La vida aquí en la Europa del norte está ampliamente regada; solamente mis arbitrarias preferencias florales están en riesgo. La vida es lo suficientemente tenaz como para arreglárselas con esporádicos y absurdamente limitados suministros de agua, si éso es todo lo que tiene. En circunstancias críticas (en los desiertos y en las tierras rocosas y secas del planeta), los organismos vivientes se transforman en mecanismos para secuestrar agua, pequeños enclaves del material fluido en un mundo reseco. Pues ya sea uno un escorpión o un pepino, una bacteria salmonella o un enorme elefante, el agua es literalmente nuestra sangre vital, con más o menos unos pocos aditivos.
No es necesario ser un bioquímico o un entusiasta de la ciencia-ficción para estar familiarizado con la noción de que toda la vida sobre la Tierra está basada en el carbono, que las bio-moléculas que forman los organismos vivientes están construidas principalmente alrededor de una columna vertebral de átomos de carbono. Esta idea es realmente un poco como un mito, ya que átomos de otros elementos, particularmente nitrógeno, oxígeno y fósforo, son también parte esencial de estos marcos moleculares. Pero el punto que uno trata de comunicar cuando habla sobre “formas de vida basadas en el carbono” es que el carbono tiene algunas propiedades químicas muy especiales, tales como su habilidad de formar uniones fuertes y estables consigo mismo y de enlazarse en largas cadenas que caracterizan a las moléculas de la vida.

Una molécula de agua, mostrando dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno. Crédito: Martin Chaplin.

El carbono es realmente un elemento muy notable; pero no creo que le quite mucho de su encanto si sugiero que no es exactamente la sustancia primordial de la vida, como a veces se exagera. Si la vida (uno debe decir “como la conocemos” y vivir con el cliché) debe comenzar alguna vez en cualquier planeta, ciertamente necesita del carbono, pero aún antes de éso, la vida necesita agua fluyente.
El agua es el verdadero y único medio para la vida. Sin agua, la vida simplemente no puede sostenerse. Es el fluido que lubrica los trabajos de la célula, transportando los materiales y la maquinaria celular de un lado a otro y facilitando las reacciones químicas que nos mantienen vivos. El agua es el fluido sustentador y limpiador, trasladando los nutrientes a donde son necesarios y llevándose lejos los desperdicios. Es incluso un agente estructural de las plantas; le permite a las flores mantener en alto sus cabezas hacia el sol. No resulta sorprendente que muramos rápidamente sin ella, pues necesitamos consumir al menos un litro (dos pintas) por día para mantener la salud. Algunas células pueden evitar la muerte si su agua es extraída, pero en ese caso se apagan completamente hasta que son re-hidratadas.
Y tendemos a olvidar, como los marineros de agua dulce que somos, que hasta hace comparativamente poco tiempo, un medioambiente acuático era el único entorno posible para la vida sobre la Tierra. Aparentemente, el planeta ha albergado a organismos vivientes por unos asombrosos 3.800 millones de años de sus 4.600 millones de años de historia, y aún así la colonización de la tierra firme comenzó hace solamente 450 millones de años.

El Espacio Interior - El Agua en la Célula

Somos dos tercios agua. ¿Pero dónde está toda ella?. ¿Por qué no chapoteamos y nos bamboleamos como un odre de vino repleto?. Algo de este fluido barbotea en nuestras entrañas, surge de nuestras venas, lubrica nuestro paladar y nuestros párpados y articulaciones. Pero la mayor parte se encuentra en parcelas individuales más pequeñas que las gotitas de una niebla fina. ¿Han visto en qué cosa triste, marrón y marchita se convierte una banana cuando se seca?. Así es como luciría nuestra carne si se le quitara toda el fluido que llena las células.

Philip se graduó en química en la Universidad de Oxford, y ostenta un PhD en física por la Universidad de Bristol. Crédito: Nature

Además de la extraordinaria capacidad del agua para disolver un amplio espectro de sustancias, uno podría imaginar que cualquier otro líquido podría ocupar el lugar de solvente y agente de transportación para la maquinaria celular del cuerpo. Quizás ésto sucede con el agua porque hay un montón de agua en los alrededores. Pero cuando el biólogo y premio Nóbel Albert von Szent-Györgyi describió al agua como “la matriz de la vida”, tenía en mente algo más profundo que un telón de fondo en el cual está bordado el tapiz de la vida.
El medio fluido dentro de todas las células vivas, llamado citoplasma, es principalmente agua. ¡Pero qué cóctel!, condimentado con proteínas y ADN, azúcares, sales, ácidos grasos, e hirviente de hormonas. Resulta demasiado tentador comparar la relación de este fluido con las bio-moléculas que contiene con la del papel de una página con las letras impresas sobre él; un fondo blando en el cual se muestran los negocios importantes. Pero no es así. El agua juega un papel activo en la vida de la célula, al extremo de que podemos considerar al agua misma como una bio-molécula.
Sin ella, las otras bio-moléculas no estarían solamente varadas e inmóviles, como ballenas en una playa; podrían no ser más bio-moleculas reales, desenredándose o agarotándose y perdiendo su función biológica en el proceso. Escudriñando a través de la literatura de la biología moderna, uno podría ser perdonado por concluir que todo el asunto es sobre proteínas y genes, corporizadas en el ácido nucleico ADN. Pero éso es solamente una forma de taquigrafía, puesto que la biología es realmente la suma de las interacciones de esas moléculas dentro y con el agua.

---

Nota: Los lectores quedan advertidos de que este trabajo está protegido bajo las leyes de derecho de autor y su descarga está absolutamente prohibida. El derecho de reproducir o transferir el trabajo a través de cualquier medio debe ser obtenido con Farrar, Straus y Giroux, LLC.