En
1953, justo cuando Watson y Crick reportaban la estructura del ADN, Miller y
Urey reportaban la síntesis de moléculas orgánicas sencillas en condiciones
parecidas a las existentes en la tierra primitiva. Este experimento desterró para
siempre el vitalismo que había perdurado por siglos y abrió nuevos caminos en
términos de una racionalidad científica para entender como se formó la vida en
la tierra sin necesitar “diseñadores inteligentes o divinos”.
Muchos
años han pasado desde tal descubrimiento y aun se debaten los principios y
reacciones que llevaron a que una sopa de moléculas orgánicas sencillas tales
como aminoácidos, azúcares y nucleótidos formaran los primeros biopolímeros y
agregados moleculares de mayor complejidad relevantes para la vida. Y es aquí
donde se encuentra una muy interesante e íntima conexión entre disciplinas que parecen
distantes y con intereses divergentes: la nanotecnología y el estudio del
origen de la vida.
La nanotecnología, por su lado, busca
diseñar sistemas moleculares auto-replicantes y auto-organizados con precisión
atómica y que tengan control a nivel atómico y molecular de lo que ensamblan.
Para ello busca entender los principios fisicoquímicos que lo permiten. La
nanotecnología usa bastante conceptos de termodinámica (entropía, disipación, sistemas
dinámicos en equilibrio o fuera de el), de auto-ensamblado (o química
supramolecular), reacciones de química orgánica (o biosíntesis para la
bionanotecnología), auto-organización, complejidad, cooperatividad, etc. Así
está continuamente diseñando moléculas que pueden formar agregados
multi-moleculares altamente organizados y complejos con funciones particulares
y que puedan auto-replicarse. Por su parte el estudio del origen de la vida
busca encontrar como se formaron los primeros auto-replicadores moleculares con
capacidad para auto-organizarse o posibles rutas de creación (enzimas,
ribosomas, DNA, RNA). Es decir la nanotecnología y el estudio del origen de la
vida comparten objetivos similares aunque sus fines y motivaciones sean
distintas.
Es así que si a
través de la nanotecnología somos capaces de construir sistemas moleculares con
capacidad de auto-organización y auto-replicación (tal como se encuentra en los
sistemas vivos), estaremos verificando no solo la idea de que es posible
obtener algo parecido a los sistemas naturales replicantes a partir de
moléculas simples si no también señalando los principios y rutas químicas de
los que se pudo haber valido la naturaleza para desarrollarlos y para entender
como la vida apareció en la faz de la tierra.
Si usando nanotecnología podemos
construir sistemas auto-replicantes y auto-organizados, entonces la
naturaleza también pudo hacerlo.
El hecho de que la nanotecnología y el estudio del origen de
la vida comparten varios conceptos clave, enfoques de estudio y hasta las
mismas preguntas no sorprende tanto cuando se observa como los científicos hablan
de que la naturaleza usa nanotecnología para llevar a cabo las actividades
necesarias para existir. Muchos grupos alrededor del mundo están desarrollando
moléculas que funcionan como “auto-replicadores” con fines para crear
materiales y procesos industriales y biomédicos interesantes (entrada del blog: Diseñando un virus). Prominentes
científicos en el área de la nanotecnología tienen líneas de investigación
acerca del origen de la vida (Harvard-Whitesides Lab). Y otros que estudian el origen de la vida se han
acercado a temas de nanotecnología y biología sintética (Pier Luigi Luisi Lab).
En el futuro quizás
la (bio)nanotecnología podría dar respuesta a las preguntas relevantes para
explicar cómo se origino la vida en el planeta: ¿Cómo se originan (ó
originaron) las máquinas moleculares auto-replicantes? ¿Cuales son los
principios en que se basan las proteínas y ácidos nucleicos para formar
agregados (parecidos a una célula o un virus)? ó ¿para reproducirse? ó ¿para auto-organizarse?
La importancia de
la nanotecnología entonces no solo es para desarrollar moléculas que resuelvan
y atiendan problemas de la sociedad si no que además podría verificar
principios o probar posibles rutas para explicar como llegaron a aparecer las
primeras células o la materia que llamamos “viva”.
Para saber más:
- Drexler K. E. La nanotecnología: El surgimiento
de las máquinas de creación. Ed. Gedisa, 1993.
- Luisi P. L. La vida emergente: De los orígenes
químicos a la biología sintética. Tusquets editores, 2010.
- Sowerby S.
Origins of life: a route to nanotechnology. Biosystems, 61(1), 2001.
