Importancia del carbono

Es conocido ya por todos dentro del mundo científico que la vida, depende exclusivamente de la existencia de moléculas de carbono. Sin embargo, los organismos están formados en su mayoría por agua, que es hidrógeno y oxígeno. El carbono por tanto se combina con el hidrógeno y el oxígeno del agua, y junto a otros átomos como el nitrógeno, fósforo, calcio y azufre, acaba por formar la mayor parte de compuestos que se encuentran en los tejidos vivos.

Cuanto más complejo es el ser vivo, mayor cantidad de elementos químicos necesitará, aunque el resto de los que no hemos citado aquí, los necesitará en menor cantidad, apenas unas trazas serán suficientes. Por ejemplo, para un ser humano, se necesitan en total 27 elementos químicos diferentes, mientras que una simple bacteria se conforma con 17 y algunos virus les basta aún menos elementos para vivir.

Importancia del carbono para la vida

Por lo general podemos decir que la composición química de los seres vivos es muy similar a los elementos que podemos encontrar en el mar, y en cierto modo es lógico pensarlo si sabemos que la vida se originó en el propio mar, pero por otra parte muchos seres vivos están formados, aunque sea en muy pequeña cantidad, por silicio, que es un elemento que se encuentra en las rocas, lo que da pie a los científicos a pensar que la vida se adapta a las condiciones que están en su medio y por ello no se descarta que la vida también pueda estar basada en otros elementos como el silicio y no como el carbono. A partir de ahí, la mente puede divagar y podemos llegar a pensar en planetas alejados con alienígenas en su interior cuyas vidas están basadas en el silicio.

El elemento más universal y que tiene el 10% de todos los elementos conocidos es el helio. Los estudios de radiación que emiten las estrellas y las galaxias muestran que existen concentraciones de agua y grandes nubes formadas por moléculas orgánicas. Lo que nos ofrece de nuevo credibilidad ante la idea de que la vida puede desarrollarse fuera de nuestro planeta y originarse incluso en lo más profundo del espacio.

Aparte de los elementos como el carbono, uno de los criterios más importantes en los que se basa la vida y que resulta fundamental, es la capacidad de organización que tienen las moléculas para juntarse en estructuras repetitivas. Por ejemplo el carbono forma cadenas de polímeros, que hoy sabemos que son clave para la replicación y conservación de nuestro ADN. Por tanto, he aquí una de las mayores importancias del carbono respecto a la vida, tal y como la conocemos.

Para formarse una cadena de polímeros tal y como la forma el carbono, necesitamos que el elemento base pueda enlazar átomos tanto a la derecha como a la izquierda, formando así una especie de columna vertebral, teniendo en los laterales la capacidad de unirse a más átomos, pero por cuestión de espacio, no a más de cuatro, y para ello el carbono es perfecto porque tiene cuatro enlaces. En la tabla periódica, lo podemos encontrar en la zona de valencia 4, junto a otros candidatos a formar cadenas, como son el silicio, el boro o el azufre, pero se sabe que estas cadenas suelen ser más inconsistentes que el carbono y terminan deshaciéndose.

Un enlace entre un carbono y otro carbono es dos veces más fuerte que un enlace entre dos silicios y también es más fuerte el enlace del carbono con sus secundarios en la cadena del grupo lateral, lo que mantiene la estructura fuertemente unida incluso en entornos con variación de condiciones sometidas a temperaturas extremas, al mismo tiempo que permite otro tipo de reacciones químicas que puedan suceder con normalidad en sus reacciones secundarias, cosa que con otros elementos de valencia 4 no sucede.

Otra importancia del carbono es su capacidad de formar tanto enlaces simples como enlaces dobles. Cuando los átomos están muy juntos, se sabe que pueden compartir electrones en un proceso que se llama resonancia. Estas moléculas tienen la capacidad de absorber la energía lumínica, desde el espectro ultravioleta hasta el infrarrojo, y consecuencia de ello es la formación de las dos sustancias químicas esenciales para la fotosíntesis de las plantas, como es el retinol y la clorofila. Por lo tanto, de nuevo el carbono resulta esencial en las funciones vitales, ya sea en la estructura, reproducción y obtención de energía de los seres vivos de este planeta.

Importancia del carbono en el ADN:

Una cadena de carbono es capaz de unirse a una gran cantidad de moléculas y de elementos químicos. Únicamente con el carbono y el hidrogeno se pueden formar multitud de diferentes combinaciones de cadenas, unas con más o con menos eslabones, hasta el punto de convertirse en el metabolismo ideal que constituye la síntesis de todo tipo de moléculas orgánicas. Si además, a esta diversidad de estructuras se les añade otras combinaciones con elementos como el oxígeno, el nitrógeno, el calcio, fósforo y azufre, las combinaciones de cadenas y de estructuras se elevan a millones de combinaciones posibles.

La importancia del ADN, desde el punto de vista de la conservación de la vida, es que se trata de moléculas cuya composición química les permite replicarse y servir como catalizadores en reacciones con otras moléculas.

Las moléculas pueden seguir uniéndose y formar a su vez estructuras aún más complejas. La rama de la química que le da importancia a estas estructuras es la “química orgánica”, que no solo es esencial para la vida en la Tierra, sino que además forma parte de la industria y del tejido económico actual, ya que desempeña su papel más activo en la fabricación de productos químicos industriales y productos farmacéuticos, productos medicinales y productos orientados al consumo y a la alimentación.

La propia geometría de las moléculas formadas por cadenas de carbono establece una orientación de derecha a izquierda, que se denomina “quiralidad”. No todas las moléculas son quirales, existen moléculas, que por su aspecto simétrico, no importa su orientación, ya que resultan iguales tanto de derecha a izquierda como de izquierda a derecha, sin embargo, son las moléculas quirales las más importantes a la hora de formar la química esencial de la vida.

Un ejemplo de quiralidad lo encontramos en el famoso juego “Tetris”, cuyas piezas necesitaban ser orientadas unas veces hacia la derecha y otras a la izquierda, y que en función de su quiralidad podíamos formar estructuras cuadradas. Sin este tipo e piezas, de izquierda o de derecha, el juego seguramente habría sido muy aburrido y no habría tenido el éxito que tuvo.

Las moléculas son estructuras tridimensionales y deben vincularse con otras moléculas en el entorno y espacio adecuados, formando un rompecabezas que debe armarse manera correcta de modo que se obtengan las propiedades químicas esperadas. Cualquier variación de la cadena puede dar como resultado una molécula casi idéntica a otra, pero con propiedades químicas muy distintas.

Conclusiones:

Las características del carbono respecto a la versatilidad y funcionalidad hacen que este elemento sea inigualable dentro de la tabla periódica. Se trata sin duda del elemento esencial para la vida, aquí y fuera de este planeta también. En el universo existe diez veces más carbono que silicio, y un millón de veces más carbono que boro.

Los astrónomos que captan la radiación espacial has sido capaces de detectar hasta más de ochenta compuestos moleculares distintos, de los cuales más de setenta contienen carbono, mientras que únicamente ocho contienen silicio. Por tanto podemos decir que la importancia del carbono es universal y que se convierte en el mejor candidato para construir la vida en todas partes.  Por todo ello, podemos atrevernos a decir que el carbono es el “ladrillo de Dios”.