La energía, la materia y la vida

La energía, la materia y la vida

Con la vida empieza a extenderse y a diversificarse en el planeta una materia especial, la materia orgánica, que químicamente está formada por algunos de los mismos elementos que constituyen los materiales inorgánicos. Una serie de moléculas orgánicas sencillas se pueden formar en medios sin vida y no son exclusivas de la biosfera, sino que se las puede encontrar en meteoritos y cometas.

En la materia viva solo aparecen unos pocos del total de elementos químicos existentes y, además, en proporciones distintas de las que había en las capas sólida, líquida y gaseosa del planeta.

Carbono, oxígeno e hidrógeno son los elementos mayoritarios de las moléculas orgánicas, que también están presentes en las inorgánicas. Son elementos ligeros, capaces de formar entre sí, y también con nitrógeno, fósforo y azufre, distintos enlaces. El número de moléculas distintas que se puede originar con su combinación es prácticamente infinito

Los sistemas vivos

Con la vida aparecen además unos sistemas particulares desde el punto de vista de la energía. En el mundo inorgánico, una roca, por ejemplo, tiene una estructura que no depende de que reciba o no energía. Por el contrario, un ser vivo solo puede serlo si se le aporta un continuo flujo de energía, el alimento, del que no puede prescindir.

Podemos decir que los sistemas vivos se caracterizan porque no son desconectables de los flujos de energía.

Además, si un ser vivo no recibe energía, no solo deja de funcionar, sino que se destruye su estructura.

Entre los sistemas vivos se distinguen dos tipos:

• Los que están atravesados por una circulación abierta de materia.
• Los que tienen circuitos casi cerrados de materia; es decir, ciclos.

Fuentes de energía que utiliza la vida

La energía se presenta en distintas formas, tales como el calor (energía calorífica), el movimiento (energía cinética), la radiación (energía luminosa), la capacidad para desarrollar un trabajo (energía potencial) o la fuerza que une los átomos (energía química de enlace).

Los procesos básicos de la vida tienen lugar en una serie de estructuras diminutas, moléculas o asociaciones de las mismas, en forma de orgánulos celulares.

Es necesaria una correspondencia entre la forma de energía aprovechable y esa miniaturización de los procesos biológicos. Por eso, solo algún tipo de radiación y la energía de algunos enlaces químicos tienen contenidos energéticos suficientes, en pequeñas porciones de espacio, como para intervenir en esas reacciones. Es impensable, por ejemplo, un proceso celular que estuviera ligado a la energía cinética de la lluvia o de un torrente, o a la energía calorífica de un volcán.

De estas formas de energía, algunas resultan imprescindibles para la vida de los organismos y para el funcionamiento de los ecosistemas, aunque no intervienen directamente en las reacciones del metabolismo de los seres vivos.

Las energías directamente implicadas en los procesos biológicos se consideran internas, mientras que a las otras formas de energía se las denomina externas.

El catabolismo y el anabolismo

En el metabolismo de los seres vivos se distinguen dos tipos de reacciones: las de catabolismo, que representan la rotura de enlaces químicos de algunas moléculas orgánicas y producen energía, y las de anabolismo, que consisten en la formación de enlaces y consumen energía. Las primeras son vías metabólicas de degradación y las segundas, de fabricación o síntesis de moléculas.

Para que el metabolismo sea posible desde el punto de vista energético, estos dos tipos de reacciones deben estar acoplados. Así, la energía obtenida en las reacciones del catabolismo se utiliza para realizar las reacciones del anabolismo.

La quimiosíntesis y la fotosíntesis

La quimiosíntesis y la fotosíntesis son dos procesos anabólicos muy importantes desde el punto de vista energético, porque representan la síntesis de materia orgánica a partir de energía química de materiales inorgánicos (quimiosíntesis) o de la radiación luminosa (fotosíntesis).

Los únicos organismos actualmente existentes capaces de realizar la quimiosíntesis son las bacterias. Por ejemplo, las bacterias del azufre obtienen energía por la oxidación de compuestos de este elemento.

La fotosíntesis es el proceso que representa actualmente la principal vía de entrada de energía en la biosfera. La vegetación terrestre y las algas microscópicas que flotan en los océanos son

las encargadas de este proceso, que utiliza la energía de los fotones de la luz para formar los enlaces de moléculas orgánicas.