Complejidad podría ser la razón por la cual la vida existe

El agua puede parecer un líquido transparente. 

Sin embargo, a escala molecular, existe una fiesta.

Nuevas simulaciones muestran que las moléculas de agua forman en realidad dos tipos diferentes de estructuras que se rompen y recombinan a velocidades increíbles.

Esta complejidad podría ser la razón por la cual la vida existe tal y como la conocemos; la vida se originó en un ambiente húmedo.

El agua es tan simple como una molécula con dos átomos de hidrógeno unidos con uno de oxígeno que forman enlaces débiles con sus vecinos y la creación de estructuras más complejas.

Eso le permitió servir como medio para el crecimiento y la evolución de las moléculas más complejas en el universo, incluyendo enzimas, proteínas, y la madre de todos los seres vivos conocidos, el ADN.

Pero ¿por qué no surge la vida, digamos, del hidrógeno o el peróxido de amonio? Los científicos han estado luchando con este dilema desde hace más de un siglo.

De hecho, cinco años atrás, la ciencia llama a esto uno de los 125 problemas científicos más importantes sin resolver.

Un nuevo estudio podría haber descubierto una clave esencial.

Los investigadores utilizaron modelos informáticos para investigar cómo las moléculas de agua forman estructuras, un fenómeno que ha resistido el examen visual hasta el momento.

Al trabajar con computadoras de escritorio estándar, el equipo aplicó modelos originalmente diseñados para estudiar sistemas complejos, tales como Internet, la propagación de virus, y el plegamiento de las proteínas, para investigar las configuraciones de agua a las escalas más pequeñas.

Lo que los investigadores observaron, y se informó en línea en el Journal of Physical Chemistry B, es que el agua genera bonos de moléculas entre sí de forma compleja y dinámica de formas sorprendentes.

Un determinado volumen de agua contiene dos tipos de estructuras moleculares; uno, es un Blobby, o aglomeración sin apretar y, el otro, es una estructura de regular disposición que se asemeja a una apretada red cristalina. Sin embargo, las estructuras tienden a separarse y recombinarse con frecuencia, del orden de pequeñas fracciones de segundo.

El resultado es una mezcla caótica de las moléculas de agua. Dentro de esta mezcla, los átomos de hidrógeno forman conexiones que funcionan como ganchos, en la que los átomos de carbono o de nitrógeno, presumiblemente, puede engancharse para formar los inicios de moléculas orgánicas complejas.

Y más aún, el proceso pueden influir drásticamente en el movimiento de los complejos sistemas biológicos, como las proteínas, ayudando a su montaje. En lo que se sabe, ningún otro líquido demuestra esta propiedad.

El hallazgo presenta “un marco para entender cómo el agua con su estructura [oculta] influye en función de las proteínas a nivel fundamental”, dice el físico y co-autor Francisco Rao, de la Universidad de Freiburg en Alemania.

Los modelos presentan un “muy crudo” primer vistazo a estas estructuras, añade el químico físico y co-autor Peter Hamm, de la Universidad de Zurich en Suiza. “Cada vez es más claro”, dice, que “el agua es algo más que un disolvente, pero en realidad es parte integrante de la estructura funcional de las proteínas.”

Se trata de “un documento fascinante y provocativo”, dice el físico químico James Skinner de la Universidad de Wisconsin, Madison. El estudio, dice, ayuda a iluminar los detalles sutiles pero importantes sobre los movimientos moleculares en el agua.

La manifestación de un modelo de computadora que describe que el agua existe en dos construcciones diferentes microscópicas es un “maravilloso descubrimiento”, añade el físico H. Eugene Stanley de la Universidad de Boston.

Aunque los primeros experimentos de laboratorio han sugerido esta posibilidad, dice, los autores son los primeros en modelar el proceso en detalle.

Es un paso hacia desentrañar por qué este líquido puede producir 15 tipos de hielo, por ejemplo. Más importante, dice Stanley, “Nunca vamos a entender la biología hasta que entendamos el agua.”

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