viernes, 13 de noviembre de 2009
miércoles, 19 de noviembre de 2008
Entrevista a Miller
Aquí publicamos una entrevista realizada por la revista La Recherche a Stanley Miller.
Entrevista a Stanley Miller* «La aparición de la vida era inevitable»Luc Allemand. Redactor jefe de La Recherche (París).
Hace cincuenta años, el experimento de la sopa “primigenia” ocupaba la primera página de los diarios. Agua hirviente en una atmósfera de amoníaco, hidrógeno y metano, descargas eléctricas simulando los rayos: con la ayuda de un montaje tan simple, un joven de 23 años, Stanley Miller, había demostrado que las moléculas esenciales de la vida se forman espontáneamente en las condiciones supuestas de la Tierra primitiva. Siempre activo, nos ha recibido en Valencia con motivo de un homenaje que le ha ofrecido la universidad de esta ciudad el pasado mes de junio.
¿Cuándo tuvo la idea de consagrarse a investigar los orígenes de la vida?
No recuerdo un momento concreto. Fue algo progresivo. La primera vez que escuché hablar de esta clase de investigaciones fue en 1951. Yo estudiaba entonces en la universidad de Chicago, que contaba en aquella época con unos cuantos profesores prestigiosos, como por ejemplo Enrico Fermi1 o Harold Urey2, que habían recibido el premio Nobel en los años treinta. Como todos, yo asistía al seminario que se celebraba todos los lunes. Un día, Harold Urey pronunció una conferencia sobre los orígenes del Sistema Solar. Según él, durante su formación, la Tierra debía tener una atmósfera compuesta principalmente de hidrógeno, de metano, de amoníaco y de agua. Sugirió que una mezcla de este tipo debía ser bastante favorable para la síntesis de moléculas orgánicas, y que valdría la pena probar el experimento. Esta conferencia me impresionó, pero no pensé en seguida que sería justamente yo quien lo haría.
¿Y cómo empezó a trabajar con Urey?
Mi primer proyecto de investigación lo dirigió Edward Teller3, uno de los que concibieron la bomba atómica, que acababa de llegar a Chicago después de haber pasado una parte de la guerra en el laboratorio militar de Los Álamos, en California. Yo me ocupaba del origen de los elementos químicos en el universo. Pero en 1952 Teller volvió a California para desarrollar el laboratorio militar de Livermore y la bomba de hidrógeno. Tuve que encontrar otro director de investigación para hacer mi tesis. Y elegí a Harold Urey. Fui a verlo y le dije que me gustaría mucho probar el experimento que él había propuesto en su conferencia. Pero él tenía dudas: pensaba que no obtendría bastantes resultados para hacer una tesis. Como insistí, decidimos que ensayaría durante seis meses. Si no obtenía ningún resultado en este tiempo, abandonaría y haría cualquier otra investigación más convencional. Por ejemplo, analizaría la composición elemental de minerales, o alguna otra cosa parecida. Pero el experimento funcionó durante aquellos meses.
Urey no fue el primero que propuso este escenario. Quince años antes, Alexander Oparin, un ruso, publicó un libro sobre la materia. ¿Lo había leído antes de ir a ver a Urey?
No. Solamente después, cuando empecé a trabajar en el tema. Fui a buscarlo a la biblioteca y lo leí.
¿Por qué nadie había probado a poner en práctica las propuestas de Oparin?
En aquella época, la química de los orígenes de la vida no interesaba a demasiada gente. Y encima había obstáculos técnicos. No había bastante con sintetizar moléculas orgánicas a base de introducir chispas dentro de una mezcla gaseosa. Todavía se tenía que saber precisamente qué era lo que se sintetizaba de aquella manera, y en qué proporciones. Y justamente, el principal interés de mis resultados no fue que consiguiera sintetizar moléculas orgánicas, sino que, en cantidades apreciables, solamente sinteticé unas cuantas, en concreto la glicina y las formas a y b de la alamina, que justamente son indispensables para la vida tal y como nosotros la conocemos. Ahora bien, las técnicas que permitían demostrarlo no estaban demasiado desarrolladas. Por ejemplo, la cromatografía sobre papel, que utilicé para separar e identificar estos aminoácidos que iban formándose, no se había ultimado hasta una decena de años antes.
Urey había redactado la lista de ingredientes de la atmósfera primitiva, pero ¿cómo estableció usted las proporciones de los diferentes gases?
Fui probando, siguiendo la receta que propuso Urey. Sin duda tuve bastante suerte de obtener resultados tan pronto.
Un cierto número de geólogos piensan hoy que la atmósfera de la tierra primitiva no contenía metano, sino más bien óxido o dióxido de carbono. ¿Eso pone en duda el interés de sus resultados de 1953?
Rehice –y no solamente lo hice yo– el mismo tipo de experimento modificando la composición de la atmósfera. Si de verdad hay mucho hidrógeno, en una atmósfera que contiene óxido o dióxido de carbono se puede formar glicina con un rendimiento próximo al obtenido con el metano. Pero nuestros experimentos muestran que no se obtienen otros aminoácidos. Además, los rendimientos caen muy rápidamente cuando la concentración de hidrógeno es igual o inferior a la de óxido o dióxido de carbono. Continúo convencido de que había metano en la atmósfera primitiva. Espero que alguien me demuestre lo contrario.
¿Esperaba fabricar otra cosa en vez de los aminoácidos?
No sabía realmente qué me encontraría. Las proteínas, que intervienen en todos los mecanismos de la vida tal y como la conocemos son largas cadenas de aminoácidos. Lo primero que había que investigar era si los aminoácidos se habían formado bajo las condiciones del experimento.
Pero las moléculas biológicas contienen otros tipos de agrupamientos químicos, otros “ladrillos elementales”. ¿Pensaba usted en aquel momento que sería posible sintetizarlas todas sin utilizar ningún material biológico?
No lo sabía. En el año 1953 eso parecía un objetivo muy lejano, pero posible. Hoy, yo diría que sí, que es realmente posible.
¿Por qué está tan seguro de eso?
Cincuenta años después, otros equipos han mostrado cómo fabricar muchas otras moléculas o agrupamientos químicos bajo condiciones abióticas, es decir, sin recurrir a ninguna molécula biológica al principio. Por ejemplo, se sabe sintetizar de esta manera la purina y la pirimidina, que forman parte de la composición del DNA. En 1961, Juan Oró sintetizó la adenina, una de las bases del código genético, que se ha encontrado en el DNA y el RNA, a partir de ácido cianhídrico. Después trabajamos juntos y sintetizamos la guanina, otra base del DNA y del RNA, siempre prescindiendo de moléculas biológicas. Pero no tengo ni idea de qué hacer para sintetizarlo todo.
¿Cuáles son los principales de estos ladrillos que todavía no se ha conseguido producir bajo condiciones abióticas?
Sería algo largo hacer una lista completa. Pero, por mencionar ejemplos sencillos, no se ha encontrado una síntesis que me parezca satisfactoria para ciertos aminoácidos que se encuentran en nuestras proteínas, como por ejemplo la arginina, la lisina o la histidina. Una cosa que, cuanto menos, resulta problemática también es la manera como los ladrillos se adhieren para formar macromoléculas. Hoy, los mecanismos de síntesis de proteínas en células se basan en la existencia previa de otras proteínas, de enzimas, y de moléculas que llevan el código genético. Confieso que no tengo ni idea de cómo empezó todo esto.
En 1953, puso agua a hervir, es decir, que lanzó descargas a una mezcla gaseosa caliente. Pero acto seguido sugirió que la vida debió de aparecer en un medio más bien frío. ¿Por qué?
Porque los constituyentes elementales del DNA, en particular, no son lo bastante estables a alta temperatura. A 100 °C, la ribosa se destruye completamente en pocas horas. Y las “bases”, como por ejemplo la citosina, la adenina o la guanina, desaparecen en unos pocos días, o a lo sumo en pocos años. Estas duraciones son demasiado breves para que las moléculas se puedan acumular en suficiente cantidad antes de empezar las reacciones de polimerización4 .
También ha escrito que en una sopa primitiva parcialmente helada sería más fácil concentrar los constituyentes orgánicos.
Sí, cuando congelas una mezcla de agua y de moléculas orgánicas, el hielo que se forma primero es más puro que el líquido. Es un fenómeno del mismo tipo que el que se produce durante la destilación: se concentran progresivamente las moléculas orgánicas en el líquido restante. En una sopa primitiva parcialmente congelada, habría, por tanto, una acumulación y una concentración de moléculas orgánicas, y estas son las condiciones favorables para que reaccionen entre ellas.
Desde hace unos años, ha dirigido también experimentos en condiciones que recuerdan el pequeño “mar caliente” que sugirió Darwin en 1871. El origen de la vida, pues, no debía ser totalmente frío.
Estos experimentos intentan reproducir más bien las condiciones que rigen en una playa, o en el fondo de un mar que se va secando gradualmente. Concretamente, hemos producido citosina a partir de urea y de cianoacetaldehído. Pero uno de nuestros resultados importantes es que esta síntesis es bastante eficaz a baja temperatura, hacia los 0 °C. Esto confirma mi idea de que la vida apareció a baja temperatura. En todo caso, no apareció en agua hirviente, cerca de volcanes o de fumarolas marinas, como se ha propuesto. Los organismos que viven allí, llamados hipertermófilos, son quizás los ancestros comunes más antiguos de los organismos vivos actuales, como dicen ciertos biólogos. Pero entonces, ¿eso es producto del azar de una selección tardía a lo largo de la evolución? Los primeros organismos vivos no fueron los hipertermófilos.
El año pasado publicó los resultados de un experimento que ha durado 27 años. ¿Qué ha encontrado?
Durante todos estos años he dejado una solución de cianuro de amonio dentro de un congelador, a –78 °C. Cuando analizamos la solución encontramos que las piramidinas y las purinas se habían formado. Es una demostración bastante convincente de la importancia que ha debido de tener el mecanismo de concentración por congelación en la formación de moléculas biológicas sobre la Tierra primitiva. Aunque el ácido cianhídrico sólo estuviera presente en pequeñas concentraciones en el océano primitivo, este mecanismo debió de permitir la formación bastante rápida de estas moléculas tan importantes.
¿Está haciendo algún otro experimento análogo?
No. Estos 27 años han sido una especie de apuesta, y aquello salió bien. Pero fue una prueba aislada.
Usted se ha interesado también por el origen del código genético. ¿Qué piensa de la hipótesis desarrollada desde hace una veintena de años que dice que al principio solamente lo contenía el RNA?
Esto me parece difícilmente conciliable con lo que nosotros sabemos de la química abiótica. El RNA es, como el DNA, una molécula demasiado compleja. No conocemos muy bien la vía de síntesis abiótica de todos sus constituyentes. Y ciertas reacciones necesarias en el momento de la polimerización de cadenas de RNA son notoriamente difíciles de realizar en condiciones abióticas. Además, la ribosa, por ejemplo, es muy inestable. De verdad, no creo que se formaran en ausencia total de vida. Más bien pienso que el código genético estaba contenido, al principio, en moléculas más simples, como por ejemplo los ácidos nucleicos peptídicos.
¿Y eso qué es?
Son también largas cadenas moleculares, pero su esqueleto es un simple péptido, un polímero de aminoácido. Este esqueleto lleva las mismas bases que el RNA. Creo que es una buena alternativa. Tienen una estructura prometedora para ser las primeras macromoléculas abióticas.
¿Justamente, ha encontrado una síntesis abiótica para estos ácidos nucleicos peptídicos?
No, todavía no. Pero ya hemos mostrado cómo obtener los diferentes elementos. Por ejemplo, el derivado de la glicina que forma el esqueleto por polimerización, que ha sido producido a partir de experimentos con descargas eléctricas. Y ya tenemos resultados referidos a la polimerización espontánea.
¿Es que los ácidos nucleicos pueden cumplir las mismas funciones que el RNA?
Tienen capacidad para hacerlo. Por ejemplo, se ligan fácilmente a las cadenas de DNA. Pero todavía no hemos encontrado que se autorrepliquen ni que catalizen la formación de proteínas.
De acuerdo con sus experimentos, parece que la vida necesariamente debió de emerger apenas se reunieron las condiciones químicas necesarias. ¿La aparición de la vida es una simple consecuencia de la evolución química?
Sí, a mi parecer, sí. Incluso si una parte de azar intervino dentro del proceso, la aparición de la vida era ciertamente inevitable. Pero hoy no estoy en condiciones de demostrarlo formalmente.
¿Y este proceso, se ha podido producir en otro lugar, en otros planetas?
Sí, claro. La vida puede aparecer en cualquier parte, a partir del momento en que los ingredientes apropiados se unen durante el tiempo suficiente y en las condiciones adecuadas. Estoy convencido de que hay vida en otros lugares del universo. No sé a qué debe de parecerse, pero a buen seguro que la hay.
Este año se cumple el cincuentenario de su experimento, pero también del artículo de Crick y Watson sobre la estructura del DNA, y también de la primera decodificación de la estructura de una proteína, la insulina, realizada por Frederick Sanger. ¿Cuando hacía usted su experimento, ya conocía todos estos trabajos?
No, mientras hacía mis experimentos no. Pero cuando se publicaron los artículos de estos dos equipos sí que los leí.
Los tres recibieron el premio Nobel. Y Sanger incluso recibió dos. ¿No está usted algo decepcionado porque todavía no le hayan dado ninguno?
No depende de mí decidir si yo merezco o no un premio Nobel. No es cosa que me preocupe. No estoy ni amargado ni enfadado por no haber sido distinguido.
Cuando empezó con la química prebiótica tenía usted solamente 22 años y ahora tiene 73. ¿No ha pensado nunca en cambiar radicalmente de objeto de estudio?
Oh sí, pensé hacer otros experimentos completamente diferentes, pero siempre he tenido que volver a los orígenes de la vida. No tenía bastante tiempo para hacer todo lo que tenía ganas de hacer en este campo.
¿Hoy en día la investigación sobre los orígenes de la vida todavía podría ser un proyecto de vida para un joven investigador?
Supongo que sí. Hay toda clase de trabajos interesantes que producen resultados en este campo hoy.
¿Pero todavía se pueden hacer experimentos tan espectaculares como el suyo de 1953?
Sin duda, pero no sé cuáles. Si tuviera alguna idea, la pondría en práctica. No es suficiente con que alguien tenga alguna idea buena. Además, si un estudiante brillante viniera a verme con una buena idea para un experimento, lo ayudaría sin dudarlo.
¿Piensa que estamos cerca de comprender cómo empezó la vida?
No, todavía estamos lejos de eso, pero no tengo ninguna duda de que algún día lo comprenderemos. En estos cincuenta años hemos progresado enormemente, disponemos de muchos más elementos.
1. Enrico Fermi (1901-1954), físico italiano nacionalizado norteamericano en 1944, es uno de los fundadores de la física nuclear. Particularmente, contribuyó a la construcción de la bomba atómica en los EEUU durante la Segunda Guerra Mundial.
2. Harold Urey (1893-1981), químico norteamericano, recibió el premio Nobel de química el año 1934 por el descubrimiento del deuterio, una forma pesada del hidrógeno.
3. Edward Teller (1908-2003), americano de origen húngaro, participó en los debates sobre mecánica cuántica. Es conocido sobre todo por su apoyo indefectible a las armas atómicas.
4. La polimerización es una especie de reacción química en la que las unidades elementales, los monómeros, se asocian de manera repetitiva para formar cadenas de longitud variable, los polímeros.
BIBLIOGRAFÍA
“Avant la vie, des molécules...”, dosier La Recherche, noviembre 2000, 24 pp.“Günter Wächtershäuser: la première étincelle de la vie”, La Recherche, noviembre 2000, p. 109Raulin-Cerceau, F. (dir.) et al. (2002): Sur les traces du vivant, Le Pommier.Wills, C.; Bada, J. (2001): The spark of life, Perseus.
* Stanley Miller. Profesor honorario del departamento de Química de la Universidad de California en San Diego y director de un grupo de investigación del centro especializado en exobiología de la NASA.
Entrevista a Stanley Miller* «La aparición de la vida era inevitable»Luc Allemand. Redactor jefe de La Recherche (París).
Hace cincuenta años, el experimento de la sopa “primigenia” ocupaba la primera página de los diarios. Agua hirviente en una atmósfera de amoníaco, hidrógeno y metano, descargas eléctricas simulando los rayos: con la ayuda de un montaje tan simple, un joven de 23 años, Stanley Miller, había demostrado que las moléculas esenciales de la vida se forman espontáneamente en las condiciones supuestas de la Tierra primitiva. Siempre activo, nos ha recibido en Valencia con motivo de un homenaje que le ha ofrecido la universidad de esta ciudad el pasado mes de junio.
¿Cuándo tuvo la idea de consagrarse a investigar los orígenes de la vida?
No recuerdo un momento concreto. Fue algo progresivo. La primera vez que escuché hablar de esta clase de investigaciones fue en 1951. Yo estudiaba entonces en la universidad de Chicago, que contaba en aquella época con unos cuantos profesores prestigiosos, como por ejemplo Enrico Fermi1 o Harold Urey2, que habían recibido el premio Nobel en los años treinta. Como todos, yo asistía al seminario que se celebraba todos los lunes. Un día, Harold Urey pronunció una conferencia sobre los orígenes del Sistema Solar. Según él, durante su formación, la Tierra debía tener una atmósfera compuesta principalmente de hidrógeno, de metano, de amoníaco y de agua. Sugirió que una mezcla de este tipo debía ser bastante favorable para la síntesis de moléculas orgánicas, y que valdría la pena probar el experimento. Esta conferencia me impresionó, pero no pensé en seguida que sería justamente yo quien lo haría.
¿Y cómo empezó a trabajar con Urey?
Mi primer proyecto de investigación lo dirigió Edward Teller3, uno de los que concibieron la bomba atómica, que acababa de llegar a Chicago después de haber pasado una parte de la guerra en el laboratorio militar de Los Álamos, en California. Yo me ocupaba del origen de los elementos químicos en el universo. Pero en 1952 Teller volvió a California para desarrollar el laboratorio militar de Livermore y la bomba de hidrógeno. Tuve que encontrar otro director de investigación para hacer mi tesis. Y elegí a Harold Urey. Fui a verlo y le dije que me gustaría mucho probar el experimento que él había propuesto en su conferencia. Pero él tenía dudas: pensaba que no obtendría bastantes resultados para hacer una tesis. Como insistí, decidimos que ensayaría durante seis meses. Si no obtenía ningún resultado en este tiempo, abandonaría y haría cualquier otra investigación más convencional. Por ejemplo, analizaría la composición elemental de minerales, o alguna otra cosa parecida. Pero el experimento funcionó durante aquellos meses.
Urey no fue el primero que propuso este escenario. Quince años antes, Alexander Oparin, un ruso, publicó un libro sobre la materia. ¿Lo había leído antes de ir a ver a Urey?
No. Solamente después, cuando empecé a trabajar en el tema. Fui a buscarlo a la biblioteca y lo leí.
¿Por qué nadie había probado a poner en práctica las propuestas de Oparin?
En aquella época, la química de los orígenes de la vida no interesaba a demasiada gente. Y encima había obstáculos técnicos. No había bastante con sintetizar moléculas orgánicas a base de introducir chispas dentro de una mezcla gaseosa. Todavía se tenía que saber precisamente qué era lo que se sintetizaba de aquella manera, y en qué proporciones. Y justamente, el principal interés de mis resultados no fue que consiguiera sintetizar moléculas orgánicas, sino que, en cantidades apreciables, solamente sinteticé unas cuantas, en concreto la glicina y las formas a y b de la alamina, que justamente son indispensables para la vida tal y como nosotros la conocemos. Ahora bien, las técnicas que permitían demostrarlo no estaban demasiado desarrolladas. Por ejemplo, la cromatografía sobre papel, que utilicé para separar e identificar estos aminoácidos que iban formándose, no se había ultimado hasta una decena de años antes.
Urey había redactado la lista de ingredientes de la atmósfera primitiva, pero ¿cómo estableció usted las proporciones de los diferentes gases?
Fui probando, siguiendo la receta que propuso Urey. Sin duda tuve bastante suerte de obtener resultados tan pronto.
Un cierto número de geólogos piensan hoy que la atmósfera de la tierra primitiva no contenía metano, sino más bien óxido o dióxido de carbono. ¿Eso pone en duda el interés de sus resultados de 1953?
Rehice –y no solamente lo hice yo– el mismo tipo de experimento modificando la composición de la atmósfera. Si de verdad hay mucho hidrógeno, en una atmósfera que contiene óxido o dióxido de carbono se puede formar glicina con un rendimiento próximo al obtenido con el metano. Pero nuestros experimentos muestran que no se obtienen otros aminoácidos. Además, los rendimientos caen muy rápidamente cuando la concentración de hidrógeno es igual o inferior a la de óxido o dióxido de carbono. Continúo convencido de que había metano en la atmósfera primitiva. Espero que alguien me demuestre lo contrario.
¿Esperaba fabricar otra cosa en vez de los aminoácidos?
No sabía realmente qué me encontraría. Las proteínas, que intervienen en todos los mecanismos de la vida tal y como la conocemos son largas cadenas de aminoácidos. Lo primero que había que investigar era si los aminoácidos se habían formado bajo las condiciones del experimento.
Pero las moléculas biológicas contienen otros tipos de agrupamientos químicos, otros “ladrillos elementales”. ¿Pensaba usted en aquel momento que sería posible sintetizarlas todas sin utilizar ningún material biológico?
No lo sabía. En el año 1953 eso parecía un objetivo muy lejano, pero posible. Hoy, yo diría que sí, que es realmente posible.
¿Por qué está tan seguro de eso?
Cincuenta años después, otros equipos han mostrado cómo fabricar muchas otras moléculas o agrupamientos químicos bajo condiciones abióticas, es decir, sin recurrir a ninguna molécula biológica al principio. Por ejemplo, se sabe sintetizar de esta manera la purina y la pirimidina, que forman parte de la composición del DNA. En 1961, Juan Oró sintetizó la adenina, una de las bases del código genético, que se ha encontrado en el DNA y el RNA, a partir de ácido cianhídrico. Después trabajamos juntos y sintetizamos la guanina, otra base del DNA y del RNA, siempre prescindiendo de moléculas biológicas. Pero no tengo ni idea de qué hacer para sintetizarlo todo.
¿Cuáles son los principales de estos ladrillos que todavía no se ha conseguido producir bajo condiciones abióticas?
Sería algo largo hacer una lista completa. Pero, por mencionar ejemplos sencillos, no se ha encontrado una síntesis que me parezca satisfactoria para ciertos aminoácidos que se encuentran en nuestras proteínas, como por ejemplo la arginina, la lisina o la histidina. Una cosa que, cuanto menos, resulta problemática también es la manera como los ladrillos se adhieren para formar macromoléculas. Hoy, los mecanismos de síntesis de proteínas en células se basan en la existencia previa de otras proteínas, de enzimas, y de moléculas que llevan el código genético. Confieso que no tengo ni idea de cómo empezó todo esto.
En 1953, puso agua a hervir, es decir, que lanzó descargas a una mezcla gaseosa caliente. Pero acto seguido sugirió que la vida debió de aparecer en un medio más bien frío. ¿Por qué?
Porque los constituyentes elementales del DNA, en particular, no son lo bastante estables a alta temperatura. A 100 °C, la ribosa se destruye completamente en pocas horas. Y las “bases”, como por ejemplo la citosina, la adenina o la guanina, desaparecen en unos pocos días, o a lo sumo en pocos años. Estas duraciones son demasiado breves para que las moléculas se puedan acumular en suficiente cantidad antes de empezar las reacciones de polimerización4 .
También ha escrito que en una sopa primitiva parcialmente helada sería más fácil concentrar los constituyentes orgánicos.
Sí, cuando congelas una mezcla de agua y de moléculas orgánicas, el hielo que se forma primero es más puro que el líquido. Es un fenómeno del mismo tipo que el que se produce durante la destilación: se concentran progresivamente las moléculas orgánicas en el líquido restante. En una sopa primitiva parcialmente congelada, habría, por tanto, una acumulación y una concentración de moléculas orgánicas, y estas son las condiciones favorables para que reaccionen entre ellas.
Desde hace unos años, ha dirigido también experimentos en condiciones que recuerdan el pequeño “mar caliente” que sugirió Darwin en 1871. El origen de la vida, pues, no debía ser totalmente frío.
Estos experimentos intentan reproducir más bien las condiciones que rigen en una playa, o en el fondo de un mar que se va secando gradualmente. Concretamente, hemos producido citosina a partir de urea y de cianoacetaldehído. Pero uno de nuestros resultados importantes es que esta síntesis es bastante eficaz a baja temperatura, hacia los 0 °C. Esto confirma mi idea de que la vida apareció a baja temperatura. En todo caso, no apareció en agua hirviente, cerca de volcanes o de fumarolas marinas, como se ha propuesto. Los organismos que viven allí, llamados hipertermófilos, son quizás los ancestros comunes más antiguos de los organismos vivos actuales, como dicen ciertos biólogos. Pero entonces, ¿eso es producto del azar de una selección tardía a lo largo de la evolución? Los primeros organismos vivos no fueron los hipertermófilos.
El año pasado publicó los resultados de un experimento que ha durado 27 años. ¿Qué ha encontrado?
Durante todos estos años he dejado una solución de cianuro de amonio dentro de un congelador, a –78 °C. Cuando analizamos la solución encontramos que las piramidinas y las purinas se habían formado. Es una demostración bastante convincente de la importancia que ha debido de tener el mecanismo de concentración por congelación en la formación de moléculas biológicas sobre la Tierra primitiva. Aunque el ácido cianhídrico sólo estuviera presente en pequeñas concentraciones en el océano primitivo, este mecanismo debió de permitir la formación bastante rápida de estas moléculas tan importantes.
¿Está haciendo algún otro experimento análogo?
No. Estos 27 años han sido una especie de apuesta, y aquello salió bien. Pero fue una prueba aislada.
Usted se ha interesado también por el origen del código genético. ¿Qué piensa de la hipótesis desarrollada desde hace una veintena de años que dice que al principio solamente lo contenía el RNA?
Esto me parece difícilmente conciliable con lo que nosotros sabemos de la química abiótica. El RNA es, como el DNA, una molécula demasiado compleja. No conocemos muy bien la vía de síntesis abiótica de todos sus constituyentes. Y ciertas reacciones necesarias en el momento de la polimerización de cadenas de RNA son notoriamente difíciles de realizar en condiciones abióticas. Además, la ribosa, por ejemplo, es muy inestable. De verdad, no creo que se formaran en ausencia total de vida. Más bien pienso que el código genético estaba contenido, al principio, en moléculas más simples, como por ejemplo los ácidos nucleicos peptídicos.
¿Y eso qué es?
Son también largas cadenas moleculares, pero su esqueleto es un simple péptido, un polímero de aminoácido. Este esqueleto lleva las mismas bases que el RNA. Creo que es una buena alternativa. Tienen una estructura prometedora para ser las primeras macromoléculas abióticas.
¿Justamente, ha encontrado una síntesis abiótica para estos ácidos nucleicos peptídicos?
No, todavía no. Pero ya hemos mostrado cómo obtener los diferentes elementos. Por ejemplo, el derivado de la glicina que forma el esqueleto por polimerización, que ha sido producido a partir de experimentos con descargas eléctricas. Y ya tenemos resultados referidos a la polimerización espontánea.
¿Es que los ácidos nucleicos pueden cumplir las mismas funciones que el RNA?
Tienen capacidad para hacerlo. Por ejemplo, se ligan fácilmente a las cadenas de DNA. Pero todavía no hemos encontrado que se autorrepliquen ni que catalizen la formación de proteínas.
De acuerdo con sus experimentos, parece que la vida necesariamente debió de emerger apenas se reunieron las condiciones químicas necesarias. ¿La aparición de la vida es una simple consecuencia de la evolución química?
Sí, a mi parecer, sí. Incluso si una parte de azar intervino dentro del proceso, la aparición de la vida era ciertamente inevitable. Pero hoy no estoy en condiciones de demostrarlo formalmente.
¿Y este proceso, se ha podido producir en otro lugar, en otros planetas?
Sí, claro. La vida puede aparecer en cualquier parte, a partir del momento en que los ingredientes apropiados se unen durante el tiempo suficiente y en las condiciones adecuadas. Estoy convencido de que hay vida en otros lugares del universo. No sé a qué debe de parecerse, pero a buen seguro que la hay.
Este año se cumple el cincuentenario de su experimento, pero también del artículo de Crick y Watson sobre la estructura del DNA, y también de la primera decodificación de la estructura de una proteína, la insulina, realizada por Frederick Sanger. ¿Cuando hacía usted su experimento, ya conocía todos estos trabajos?
No, mientras hacía mis experimentos no. Pero cuando se publicaron los artículos de estos dos equipos sí que los leí.
Los tres recibieron el premio Nobel. Y Sanger incluso recibió dos. ¿No está usted algo decepcionado porque todavía no le hayan dado ninguno?
No depende de mí decidir si yo merezco o no un premio Nobel. No es cosa que me preocupe. No estoy ni amargado ni enfadado por no haber sido distinguido.
Cuando empezó con la química prebiótica tenía usted solamente 22 años y ahora tiene 73. ¿No ha pensado nunca en cambiar radicalmente de objeto de estudio?
Oh sí, pensé hacer otros experimentos completamente diferentes, pero siempre he tenido que volver a los orígenes de la vida. No tenía bastante tiempo para hacer todo lo que tenía ganas de hacer en este campo.
¿Hoy en día la investigación sobre los orígenes de la vida todavía podría ser un proyecto de vida para un joven investigador?
Supongo que sí. Hay toda clase de trabajos interesantes que producen resultados en este campo hoy.
¿Pero todavía se pueden hacer experimentos tan espectaculares como el suyo de 1953?
Sin duda, pero no sé cuáles. Si tuviera alguna idea, la pondría en práctica. No es suficiente con que alguien tenga alguna idea buena. Además, si un estudiante brillante viniera a verme con una buena idea para un experimento, lo ayudaría sin dudarlo.
¿Piensa que estamos cerca de comprender cómo empezó la vida?
No, todavía estamos lejos de eso, pero no tengo ninguna duda de que algún día lo comprenderemos. En estos cincuenta años hemos progresado enormemente, disponemos de muchos más elementos.
1. Enrico Fermi (1901-1954), físico italiano nacionalizado norteamericano en 1944, es uno de los fundadores de la física nuclear. Particularmente, contribuyó a la construcción de la bomba atómica en los EEUU durante la Segunda Guerra Mundial.
2. Harold Urey (1893-1981), químico norteamericano, recibió el premio Nobel de química el año 1934 por el descubrimiento del deuterio, una forma pesada del hidrógeno.
3. Edward Teller (1908-2003), americano de origen húngaro, participó en los debates sobre mecánica cuántica. Es conocido sobre todo por su apoyo indefectible a las armas atómicas.
4. La polimerización es una especie de reacción química en la que las unidades elementales, los monómeros, se asocian de manera repetitiva para formar cadenas de longitud variable, los polímeros.
BIBLIOGRAFÍA
“Avant la vie, des molécules...”, dosier La Recherche, noviembre 2000, 24 pp.“Günter Wächtershäuser: la première étincelle de la vie”, La Recherche, noviembre 2000, p. 109Raulin-Cerceau, F. (dir.) et al. (2002): Sur les traces du vivant, Le Pommier.Wills, C.; Bada, J. (2001): The spark of life, Perseus.
* Stanley Miller. Profesor honorario del departamento de Química de la Universidad de California en San Diego y director de un grupo de investigación del centro especializado en exobiología de la NASA.
Etiquetas:
Maripaz Baena Guil
Contacto con Robert Shapiro
Con objeto de conseguir una mayor profundidad en el tema, consideramos importante la contrastación de ideas y opiniones con expertos en la materia.
Estamos elaborando una serie de cuestiones, que pretendemos nos responda Robert Shapiro, uno de los padres de la ciencia moderna, que entre otras cosas, ha sido profesor en varias Universidades de América del Norte, por ejemplo en la de Nueva York. Estas cuestiones están elaboradas a partir de su libro Orígenes de la editorial Salvat. Os pedimos por favor que si se os ocurre alguna pregunta o sujerencia, estaremos muy agradecidos de recibirlas. Las respuestas a las cuestiones por parte del autor serán publicadas en este mismo blog. Muchas gracias.
Estamos elaborando una serie de cuestiones, que pretendemos nos responda Robert Shapiro, uno de los padres de la ciencia moderna, que entre otras cosas, ha sido profesor en varias Universidades de América del Norte, por ejemplo en la de Nueva York. Estas cuestiones están elaboradas a partir de su libro Orígenes de la editorial Salvat. Os pedimos por favor que si se os ocurre alguna pregunta o sujerencia, estaremos muy agradecidos de recibirlas. Las respuestas a las cuestiones por parte del autor serán publicadas en este mismo blog. Muchas gracias.
Etiquetas:
Enrique Rodriguez,
Jose Joaquin Dominguez
Primeros enlaces con fisica
¿Por qué son los rayos necesarios en el cambio de la materia inorgánica en orgánica?
Porque el CALDO PRIMIGENIO estaba constituido por Moléculas Oragánicas Simples sometidas a la Radiación Ultravioleta, a descargas eléctricas, Rayos, Truenos, Relámpagos, que son los que le brindaron la ENERGÍA para la formación de Compuestos Orgánicos. Incluso por polímeros irradiados, conteniendo fácilmente un gramo de materia orgánica por litro de agua, con abundante presencia ya de aminoácidos y probablemente de adenina y citosina, así como ribosa y desoxirribosa. Más tarde estas moléculas y polímeros se transformaron en vesículas con membranas abiógenas, luz y energía química,que formaron pirofosfatos. Resultaron así los llamados COACERVADOS y microesferas con actividades enzimáticas sencillas, que mucho después se transformaron en protobiontes de metabolismo primitivo, surgiendo mucho después ya los eobiontes progenotas,y bastantes siglos después los procariotas (bacterias y algas azules).
En la atmósfera primitiva no había células pero sí polímeros albuminoideos y polinucleótidos que se irían asociando hasta formar coacervados ricos en COLOIDES.Tales coacervados serían cada vez más complejos, por lo que formarían estructuras y absorberían fluídos equilibrantes hasta finalmente dotarse de membrana, fibrillas y estructuras fibrilares.Tomando del medio ambiente productos extraños, mediante reacciones coordinadas, transformarían esos productos en sustancias constituyentes de su propia masa y energetizados estos coacervados por la radiación ULTRAVIOLETA que provenía del Sol.
¿Por qué y cómo se producen los rayos?
Cuando se forman nubes densas en una tormenta, debido a los movimientos de grandes masas de aire y de agua, en el interior de la nube se crean zonas con cargas positivas y cargas negativas. Entre estas zonas existen grandes diferencias de potencial, al igual que entre la nube y la superficie de la Tierra (en ocasiones estas diferenciads potencial pueden llegar a los 100 millones de voltios). Debido a ello se producen descargas eléctricas a las que llamamos rayos, que van acompañados de liberación de energía en forma luminosa y en forma de sonido (el trueno). Hay rayos que se forman por descargas entre zonas de una misma nube, con cargas de distinto signo, entre dos nubes o entre la nube y la superficie terrestre.¿Por qué se produce la luz? Debido a la gran diferencia de potencial se producen descargas de electrones desde la zona negativa a la zona positiva, lo que a su vez produce una ionización del aire. El aire se vuelve conductor cuando los electrones y los átomos ionizados se mueven con rapidez, lo que hace que a su vez choquen con otros átomos dando lugar a nuevas ionizaciones. la luz emitida corresponde a la energía desprendida cuando los átomos ionizados y los electrones se recombinan de nuevo.
¿Cómo se producen las descargas electricas en general?
Cuando existen dos conductores con potenciales diferentes y separados por un dieléctrico, esté se opone al paso de las cargas de un conductor al otro. Pero si se aumenta la diferencia de potencial entre ellos, llega un momento en que la fuerza con que se atraen las cargas de los conductores es mayor que la resistencia que ofrece el dieléctrico a su movimiento y los electrones del conductor cargado negativamente saltan bruscamente a través del dieléctrico hasta el conductor positivo, constituyendo una descarga eléctrica. La descarga va acompañada de fenómenos químicos, como la producción de ozono en el aire, caloríficos, elevando la temperatura del dieléctrico, mecánicos, produciendo esfuerzos que pueden originar la rotura del dieléctrico si es sólido, y fenómenos fisiológicos que pueden ser mortales.La tierra es un conductor aislado en el espacio infinito y los átomos que la componen originan electricidad, la cual se encuentra repartida en su superficie. La atmósfera o capa de aire que la rodea forma como un campo eléctrico, o sea un espacio donde se producen fenómenos que se originan en la electricidad distribuida sobre la superficie terrestre y la que posee aire.La atmósfera terrestre esta cargada eléctricamente con cargas positivas y negativas, a la atmósfera llegan rayos ultravioleta, rayos cósmicos, rayos emitidos por cuerpos radioactivos terrestres, y también, se producen perturbaciones térmicas, todo lo cual influye sobre las moléculas de aire. Se debe recordar que los átomos que forman las moléculas están constituidos por cargas positivas y negativas, y estos son eléctricamente neutros, pues ambas cargas se equilibran. Por las causas mencionadas se producen alteraciones en ese equilibrio, sea por desprendimiento o ganancia de electrones, y entonces se forman iones, que son átomos cargados, según las circunstancias, con la electricidad negativa o positiva. La tierra cargada negativamente repele iones de este signo y atrae los iones positivos que entran en mayor proporción en las capas inferiores, originando efluvios eléctricos llamados rayos.Cuando se forma una nube por condensación del vapor de agua, las góticas tienden a formarse alrededor de granos de polvo y de partículas cargadas eléctricamente. No todas las nubes generan tormentas y precipitaciones, estas solo se originan en las denominadas cumulosnimbus, en este tipo de nube suele originarse las descargas eléctricas.En la nube también se forman partículas de hielo, de estas se desprenden cristales que son llevados por el viento a las partes más alta de la nube; durante el camino, pierden electrones y quedan cargados positivamente.Los comulosnimbus se pueden fragmentar y quedar fuertemente cargados de electricidad, en general positiva.A veces el mecanismo de descarga es muy complejo debido a la presencia de factores no naturales; es el caso por ejemplo, del paso de un avión por la base de una nube tormentosa que puede hacer de puente e inducir la descarga ya sea de nube a tierra o de nube a nube. La naturaleza del terreno, el relieve, los grandes edificios, el arbolado y otras irregularidades, también inciden en el tipo de descarga eléctrica atmosférica.
¿Cómo se cargan las nubes?
Todavía no se sabe con seguridad cómo las nubes de tormenta se cargan eléctricamente. La estructura eléctrica de una nube de este tipo es muy compleja: resulta de la ocurrencia simultánea, en su interior, de procesos macrofísicos (que actúan en escalas de kilómetros) y microfísicos (que actúan en escalas de centímetros o metros). Se cree que tanto las nubes aisladas como las agrupadas tienen estructura similar, aunque no hay informaciones detalladas. En función de esos procesos, son generadas cargas intensas dentro de las nubes, con valores que pueden variar de algunos pocos coulombs (unidad de medida de carga eléctrica) hasta dos centenas de coulombs. Los relámpagos tienen su origen en esas cargas.

La hipótesis inductiva sostiene que las cargas eléctricas son generadas en las colisiones entre partículas dentro de la nube, sobre la influencia del campo eléctrico de la atmósfera.
Diversos procesos microfisicos buscan explicar cómo las colisiones de las partículas de agua y hielo generan las cargas. Hay dos procesos principales: uno está basado en el campo eléctrico de la atmósfera y el otro, en la temperatura ambiente. El primero -proceso inductivo- sostiene que el campo eléctrico atmosférico, conocido como campo eléctrico de buen tiempo, puede separar las cargas por la polarización de partículas grandes (como el granizo). Como el campo eléctrico disminuye con la altitud, la colisión de partículas menores (como cristales de hielo) en la parte inferior del granizo transfiere cargas positivas para tales cristales (Figura 5). Ese proceso fue el más aceptado por mucho tiempo, pero en los últimos años experimentos de laboratorio indicaron que la intensidad del campo atmosférico no es suficiente para que esto ocurra, al menos en el período inicial de formación de las cargas dentro de la nube.
El otro proceso -termoeléctrico- asume que la polaridad de la carga transferida durante una colisión depende de la temperatura local (Figura 6). Si esta fuera mayor que la temperatura de inversión de carga, estimada en torno a los -15° C, el granizo transferiría una carga negativa al cristal de hielo. En caso contrario, lo haría con una carga positiva. Otros procesos microfísicos han sido sugeridos, como aquellos en que la separación de cargas ocurriría en el cambio de estado del agua a hielo o dependería del tamaño de las gotas de agua en caída dentro de la nube. Tales procesos todavía son investigados.
Los principales procesos macrofísicos que pueden explicar la distribución de las cargas eléctricas en las nubes son el proceso gravitatorio y el de convección. El primero (Figura 7) sostiene que la gravedad es el factor más importante: las cargas asociadas a las partículas mayores (de hasta algunos centímetros) tienden a desplazarse hacia la parte inferior, y las asociadas a las partículas menores (de fracciones de milímetro) tienden a quedar arriba.
La hipótesis termoeéctrica considera que la carga transferida en las colisiones de partículas dentro de la nube depende de la temperatura de la zona en la que ellas resultan.
En la teoría gravitatoria, las cargas eléctricas dentro de las nubes de tempestad son separadas por la sencilla caída de las partículas mayores.
En la teoría de convección, las cargas eléctricas dentro de las nubes resultan únicamente de la distribución de argas que existen en la atmósfera.
El proceso de convección , hoy menos aceptado, asume que las cargas internas resultan simplemente de la distribución de las cargas eléctricas existentes en la atmósfera, sin la necesidad de considerar un proceso dentro de la nube.
La distribución de las cargas en una nube de tormenta depende de los procesos mencionados y puede ser descripta, en forma simplificada, como una estructura tripolar. Básicamente, existen dos centros principales de carga: uno positivo, más o menos esparcido en la parte superior de la nube, hasta cerca del tope; y otro negativo, concentrado en la capa horizontal en que la temperatura se mantiene alrededor de -10° C. Pero existe un tercer centro menor y también positivo, junto a la base de la nube. Durante mucho tiempo, el centro menor fue asociado a la captura, por la nube, de iones positivos presentes en la atmósfera debajo de ella. Actualmente, se cree que tiene su origen en el proceso termoeléctrico.
Porque el CALDO PRIMIGENIO estaba constituido por Moléculas Oragánicas Simples sometidas a la Radiación Ultravioleta, a descargas eléctricas, Rayos, Truenos, Relámpagos, que son los que le brindaron la ENERGÍA para la formación de Compuestos Orgánicos. Incluso por polímeros irradiados, conteniendo fácilmente un gramo de materia orgánica por litro de agua, con abundante presencia ya de aminoácidos y probablemente de adenina y citosina, así como ribosa y desoxirribosa. Más tarde estas moléculas y polímeros se transformaron en vesículas con membranas abiógenas, luz y energía química,que formaron pirofosfatos. Resultaron así los llamados COACERVADOS y microesferas con actividades enzimáticas sencillas, que mucho después se transformaron en protobiontes de metabolismo primitivo, surgiendo mucho después ya los eobiontes progenotas,y bastantes siglos después los procariotas (bacterias y algas azules).
En la atmósfera primitiva no había células pero sí polímeros albuminoideos y polinucleótidos que se irían asociando hasta formar coacervados ricos en COLOIDES.Tales coacervados serían cada vez más complejos, por lo que formarían estructuras y absorberían fluídos equilibrantes hasta finalmente dotarse de membrana, fibrillas y estructuras fibrilares.Tomando del medio ambiente productos extraños, mediante reacciones coordinadas, transformarían esos productos en sustancias constituyentes de su propia masa y energetizados estos coacervados por la radiación ULTRAVIOLETA que provenía del Sol.
¿Por qué y cómo se producen los rayos?
Cuando se forman nubes densas en una tormenta, debido a los movimientos de grandes masas de aire y de agua, en el interior de la nube se crean zonas con cargas positivas y cargas negativas. Entre estas zonas existen grandes diferencias de potencial, al igual que entre la nube y la superficie de la Tierra (en ocasiones estas diferenciads potencial pueden llegar a los 100 millones de voltios). Debido a ello se producen descargas eléctricas a las que llamamos rayos, que van acompañados de liberación de energía en forma luminosa y en forma de sonido (el trueno). Hay rayos que se forman por descargas entre zonas de una misma nube, con cargas de distinto signo, entre dos nubes o entre la nube y la superficie terrestre.¿Por qué se produce la luz? Debido a la gran diferencia de potencial se producen descargas de electrones desde la zona negativa a la zona positiva, lo que a su vez produce una ionización del aire. El aire se vuelve conductor cuando los electrones y los átomos ionizados se mueven con rapidez, lo que hace que a su vez choquen con otros átomos dando lugar a nuevas ionizaciones. la luz emitida corresponde a la energía desprendida cuando los átomos ionizados y los electrones se recombinan de nuevo.
¿Cómo se producen las descargas electricas en general?
Cuando existen dos conductores con potenciales diferentes y separados por un dieléctrico, esté se opone al paso de las cargas de un conductor al otro. Pero si se aumenta la diferencia de potencial entre ellos, llega un momento en que la fuerza con que se atraen las cargas de los conductores es mayor que la resistencia que ofrece el dieléctrico a su movimiento y los electrones del conductor cargado negativamente saltan bruscamente a través del dieléctrico hasta el conductor positivo, constituyendo una descarga eléctrica. La descarga va acompañada de fenómenos químicos, como la producción de ozono en el aire, caloríficos, elevando la temperatura del dieléctrico, mecánicos, produciendo esfuerzos que pueden originar la rotura del dieléctrico si es sólido, y fenómenos fisiológicos que pueden ser mortales.La tierra es un conductor aislado en el espacio infinito y los átomos que la componen originan electricidad, la cual se encuentra repartida en su superficie. La atmósfera o capa de aire que la rodea forma como un campo eléctrico, o sea un espacio donde se producen fenómenos que se originan en la electricidad distribuida sobre la superficie terrestre y la que posee aire.La atmósfera terrestre esta cargada eléctricamente con cargas positivas y negativas, a la atmósfera llegan rayos ultravioleta, rayos cósmicos, rayos emitidos por cuerpos radioactivos terrestres, y también, se producen perturbaciones térmicas, todo lo cual influye sobre las moléculas de aire. Se debe recordar que los átomos que forman las moléculas están constituidos por cargas positivas y negativas, y estos son eléctricamente neutros, pues ambas cargas se equilibran. Por las causas mencionadas se producen alteraciones en ese equilibrio, sea por desprendimiento o ganancia de electrones, y entonces se forman iones, que son átomos cargados, según las circunstancias, con la electricidad negativa o positiva. La tierra cargada negativamente repele iones de este signo y atrae los iones positivos que entran en mayor proporción en las capas inferiores, originando efluvios eléctricos llamados rayos.Cuando se forma una nube por condensación del vapor de agua, las góticas tienden a formarse alrededor de granos de polvo y de partículas cargadas eléctricamente. No todas las nubes generan tormentas y precipitaciones, estas solo se originan en las denominadas cumulosnimbus, en este tipo de nube suele originarse las descargas eléctricas.En la nube también se forman partículas de hielo, de estas se desprenden cristales que son llevados por el viento a las partes más alta de la nube; durante el camino, pierden electrones y quedan cargados positivamente.Los comulosnimbus se pueden fragmentar y quedar fuertemente cargados de electricidad, en general positiva.A veces el mecanismo de descarga es muy complejo debido a la presencia de factores no naturales; es el caso por ejemplo, del paso de un avión por la base de una nube tormentosa que puede hacer de puente e inducir la descarga ya sea de nube a tierra o de nube a nube. La naturaleza del terreno, el relieve, los grandes edificios, el arbolado y otras irregularidades, también inciden en el tipo de descarga eléctrica atmosférica.
¿Cómo se cargan las nubes?
Todavía no se sabe con seguridad cómo las nubes de tormenta se cargan eléctricamente. La estructura eléctrica de una nube de este tipo es muy compleja: resulta de la ocurrencia simultánea, en su interior, de procesos macrofísicos (que actúan en escalas de kilómetros) y microfísicos (que actúan en escalas de centímetros o metros). Se cree que tanto las nubes aisladas como las agrupadas tienen estructura similar, aunque no hay informaciones detalladas. En función de esos procesos, son generadas cargas intensas dentro de las nubes, con valores que pueden variar de algunos pocos coulombs (unidad de medida de carga eléctrica) hasta dos centenas de coulombs. Los relámpagos tienen su origen en esas cargas.
La hipótesis inductiva sostiene que las cargas eléctricas son generadas en las colisiones entre partículas dentro de la nube, sobre la influencia del campo eléctrico de la atmósfera.
Diversos procesos microfisicos buscan explicar cómo las colisiones de las partículas de agua y hielo generan las cargas. Hay dos procesos principales: uno está basado en el campo eléctrico de la atmósfera y el otro, en la temperatura ambiente. El primero -proceso inductivo- sostiene que el campo eléctrico atmosférico, conocido como campo eléctrico de buen tiempo, puede separar las cargas por la polarización de partículas grandes (como el granizo). Como el campo eléctrico disminuye con la altitud, la colisión de partículas menores (como cristales de hielo) en la parte inferior del granizo transfiere cargas positivas para tales cristales (Figura 5). Ese proceso fue el más aceptado por mucho tiempo, pero en los últimos años experimentos de laboratorio indicaron que la intensidad del campo atmosférico no es suficiente para que esto ocurra, al menos en el período inicial de formación de las cargas dentro de la nube.
El otro proceso -termoeléctrico- asume que la polaridad de la carga transferida durante una colisión depende de la temperatura local (Figura 6). Si esta fuera mayor que la temperatura de inversión de carga, estimada en torno a los -15° C, el granizo transferiría una carga negativa al cristal de hielo. En caso contrario, lo haría con una carga positiva. Otros procesos microfísicos han sido sugeridos, como aquellos en que la separación de cargas ocurriría en el cambio de estado del agua a hielo o dependería del tamaño de las gotas de agua en caída dentro de la nube. Tales procesos todavía son investigados.
Los principales procesos macrofísicos que pueden explicar la distribución de las cargas eléctricas en las nubes son el proceso gravitatorio y el de convección. El primero (Figura 7) sostiene que la gravedad es el factor más importante: las cargas asociadas a las partículas mayores (de hasta algunos centímetros) tienden a desplazarse hacia la parte inferior, y las asociadas a las partículas menores (de fracciones de milímetro) tienden a quedar arriba.
La hipótesis termoeéctrica considera que la carga transferida en las colisiones de partículas dentro de la nube depende de la temperatura de la zona en la que ellas resultan.
En la teoría gravitatoria, las cargas eléctricas dentro de las nubes de tempestad son separadas por la sencilla caída de las partículas mayores.
En la teoría de convección, las cargas eléctricas dentro de las nubes resultan únicamente de la distribución de argas que existen en la atmósfera.
El proceso de convección , hoy menos aceptado, asume que las cargas internas resultan simplemente de la distribución de las cargas eléctricas existentes en la atmósfera, sin la necesidad de considerar un proceso dentro de la nube.
La distribución de las cargas en una nube de tormenta depende de los procesos mencionados y puede ser descripta, en forma simplificada, como una estructura tripolar. Básicamente, existen dos centros principales de carga: uno positivo, más o menos esparcido en la parte superior de la nube, hasta cerca del tope; y otro negativo, concentrado en la capa horizontal en que la temperatura se mantiene alrededor de -10° C. Pero existe un tercer centro menor y también positivo, junto a la base de la nube. Durante mucho tiempo, el centro menor fue asociado a la captura, por la nube, de iones positivos presentes en la atmósfera debajo de ella. Actualmente, se cree que tiene su origen en el proceso termoeléctrico.
Etiquetas:
Pedro Ros
miércoles, 12 de noviembre de 2008
Comenzamos
Éste blog ha sido creado con el fin de tener un sitio donde poner el avance del trabajo de los alumnos del colegio San Francisco de Paula, toda ayuda será bien recibida en sus comentarios, así que ya sabéis...
Etiquetas:
Pedro Ros
Suscribirse a:
Entradas (Atom)