{"id":89004,"date":"2009-11-01T00:00:00","date_gmt":"2009-11-01T00:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/2009\/11\/01\/la-vida-en-el-tubo-de-ensayo\/"},"modified":"2017-01-30T18:32:05","modified_gmt":"2017-01-30T20:32:05","slug":"la-vida-en-el-tubo-de-ensayo","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/la-vida-en-el-tubo-de-ensayo\/","title":{"rendered":"La vida en el tubo de ensayo"},"content":{"rendered":"

\"\" STEPHEN MORRIS\/FLICKR.COM<\/span>Un qu\u00edmico observa un frasco de vidrio conectado a varios tubos de goma. Dentro de ese aparato, un l\u00edquido amarillo es constantemente agitado. A simple vista parecer\u00eda un experimento de qu\u00edmica de aqu\u00e9llos para ni\u00f1os, si no fuese por la computadora que est\u00e1 al lado del frasco una c\u00e9lula electroqu\u00edmica a decir verdad, donde la electricidad activa reacciones qu\u00edmicas que registra incontables gr\u00e1ficos que cuantifican las sustancias que surgen y desaparecen durante la reacci\u00f3n. El grupo del ingeniero qu\u00edmico Hamilton Varela, del Instituto de Qu\u00edmica de la Universidad de S\u00e3o Paulo con sede en la localidad de S\u00e3o Carlos (IQSC-USP), se aboca a la concreci\u00f3n de reacciones qu\u00edmicas que pueden funcionar como analog\u00eda para entender de qu\u00e9 manera los sistemas vivos se mantienen estables, aunque est\u00e9n constantemente sujetos a las variaciones del ambiente.<\/p>\n

En estados alejados del equilibrio termodin\u00e1mico, las reacciones qu\u00edmicas pueden oscilar, explica Varela. Para \u00e9l, eso es lo que define a los sistemas vivos: los mismos oscilan, o var\u00edan entre un estado y otro. Es una propiedad caracter\u00edstica del coraz\u00f3n, de los ritmos circadianos y del cerebro, entre otros aspectos de la vida, y\u00a0\u00a0 esta flexibilidad precisamente es lo que hace que estos sistemas sean resistentes a la inestabilidad del ambiente. L\u00f3gicamente, una reacci\u00f3n qu\u00edmica es una representaci\u00f3n muy rudimentaria de la complejidad de la vida, pero hasta ahora nadie ha planteado una analog\u00eda mejor, justifica.<\/p>\n

Hasta mediados del siglo pasado, se cre\u00eda que las reacciones qu\u00edmicas solamente iban en un sentido: reactivos daban origen a productos. Hoy en d\u00eda se sabe que una reacci\u00f3n puede ir y volver, con sustancias intermedias apareciendo y\u00a0 desapareciendo a medida que el tiempo pasa. Un ejemplo c\u00e9lebre es la reacci\u00f3n de Belousov-Zhabotinski, que ilustra estas p\u00e1ginas. En una placa de vidrio se ve que la reacci\u00f3n se propaga en ondas, formando dibujos conc\u00e9ntricos. Fue la primera reacci\u00f3n oscilatoria tomada en serio, resume Varela. En los a\u00f1os 50, el ruso Boris Belousov se dio cuenta de que una mezcla que inclu\u00eda bromato de potasio y algunos otros reactivos generaba una reacci\u00f3n con intermedios cuya concentraci\u00f3n oscilaba, haciendo que el color de la soluci\u00f3n variase entre el amarillo y el incoloro. Tard\u00f3 para que se aceptase la propuesta casi her\u00e9tica de una reacci\u00f3n oscilatoria, hasta que algunos a\u00f1os despu\u00e9s Anatol Zhabotinski, tambi\u00e9n ruso, arrib\u00f3 a la misma conclusi\u00f3n. El color de la mezcla que se retrata ac\u00e1, con bromato y\u00a0 \u00e1cido mal\u00f3nico, var\u00eda entre el rojo y el azul, de acuerdo con el pH de la soluci\u00f3n.<\/p>\n

Varela investiga el comportamiento oscilatorio en reacciones muy estudiadas en electroqu\u00edmica debido a su simplicidad e inter\u00e9s pr\u00e1ctico. Dentro de la c\u00e9lula electroqu\u00edmica, el equipo instala una placa de platino de alrededor de cinco mil\u00edmetros en una soluci\u00f3n de \u00e1cido f\u00f3rmico, cuyas mol\u00e9culas contienen un \u00fanico \u00e1tomo de carbono, dos de ox\u00edgeno y dos de hidr\u00f3geno (HCOOH). En la reacci\u00f3n, \u00e9sta se conecta temporalmente al platino y luego de algunos pasos intermedios, libera gas carb\u00f3nico (CO2) o mon\u00f3xido de carbono (CO), que reviste al electrodo de platino.<\/p>\n

Este sistema de platino y \u00e1cido f\u00f3rmico tiene una curiosa propiedad que Varela descubri\u00f3. Al contrario de lo que es t\u00edpico de las reacciones qu\u00edmicas, el proceso no se vuelve m\u00e1s r\u00e1pido cuando la temperatura sube. Las etapas intermedias de la reacci\u00f3n del \u00e1cido f\u00f3rmico con el platino se acoplan de manera tal que la frecuencia de las oscilaciones permanece constante cuando la temperatura aumenta, tal como el grupo demostr\u00f3 el a\u00f1o pasado en el Journal of Physical Chemistry<\/em> A. Es un paralelo m\u00e1s con los sistemas vivos, que mantienen un funcionamiento estable aun cuando la temperatura del ambiente var\u00eda dentro de un cierto rango. El investigador explica que esta estabilidad bioqu\u00edmica u homeostasis es responsable de la temperatura corporal constante en los organismos vivos homeot\u00e9rmicos como los mam\u00edferos y las aves.<\/p>\n

A fondo
\n<\/strong>Varela estudia ahora el sistema en detalle para entender de d\u00f3nde provienen estas particularidades. El grupo teste\u00f3 distintos par\u00e1metros experimentales y verific\u00f3 que en algunas condiciones el \u00e1cido f\u00f3rmico casi no requiere energ\u00eda de activaci\u00f3n para perder una mol\u00e9cula de agua y producir mon\u00f3xido de carbono, algo poco com\u00fan en reacciones de este tipo, que necesitan energ\u00eda para concretarse. Los resultados fueron publicados en octubre de este a\u00f1o en el Journal of Physical Chemistry C<\/em> y sugieren que tal vez dicha particularidad tenga que ver con el comportamiento del \u00e1cido f\u00f3rmico con el electrodo de platino. Varela vio tambi\u00e9n que las oscilaciones capaces de compensar cambios de temperatura no son caracter\u00edsticas generales de las mol\u00e9culas simples. El metanol, tambi\u00e9n compuesto por un solo \u00e1tomo de carbono (y uno de ox\u00edgeno y cuatro de hidr\u00f3geno), se comporta al decir del investigador de manera completamente trivial, tal como lo demostr\u00f3 en un art\u00edculo de este a\u00f1o en Physical Chemistry Chemical Physics.<\/em><\/p>\n

Varela es tambi\u00e9n uno de los 20 integrantes de la iniciativa internacional Ertl Center for Electrochemistry and Catalysis, un centro de investigaci\u00f3n con sede en Corea del Sur y dirigido por el ganador del Premio Nobel de Qu\u00edmica en 2007, Gerhard Ertl, y pretende ir lejos en la investigaci\u00f3n acerca de c\u00f3mo las reacciones qu\u00edmicas pueden ayudar a entender la vida. El pr\u00f3ximo paso consistir\u00e1 en ser\u00e1 montar electrodos de platino en serie para observar el surgimiento de propiedades emergentes, en las cuales el funcionamiento del conjunto es distinto que el de sus partes. Es lo que sucede en el cerebro o en un hormiguero, ejemplifica. El cerebro como un todo cumple funciones que una sola neurona no tiene. De la misma manera, el comportamiento de una hormiga sola no tiene sentido; solamente observando el hormiguero como un conjunto surge una organizaci\u00f3n compleja. El ingeniero de la USP pretende armar una estructura con 80 electrodos en serie para estudiar las propiedades emergentes del sistema. Raphael Nagao, doctorando que trabaja en su laboratorio, est\u00e1 abocado a ese logro t\u00e9cnico y afirma que por ahora tiene capacidad para testear 32 electrodos en serie. Una vez superados los obst\u00e1culos t\u00e9cnicos, Varela pretende contribuir para ampliar la integraci\u00f3n de disciplinas tales como la qu\u00edmica, la f\u00edsica y\u00a0 la biolog\u00eda. Una integraci\u00f3n en ocasiones restringida, incluso por la peculiar jerga a cada uno de estos campos del conocimiento.<\/p>\n

El proyecto
\n<\/strong>Autoorganizaci\u00f3n din\u00e1mica en la interfaz s\u00f3lido-l\u00edquido (n\u00ba\u00a004\/04528-0<\/a>); Modalidad\u00a0<\/strong>Programa Joven Investigador; Coordinador\u00a0<\/strong>Hamilton Varela IQSC-USP;\u00a0Inversi\u00f3n\u00a0<\/strong>R$ 371.700,56<\/p>\n

Art\u00edculos cient\u00edficos
\n<\/strong><\/em>NAGAO, R. et al<\/em>. Temperature (over)compensation in an oscillatory surface reaction<\/a>. Journal of Physical Chemistry<\/strong>. v. 112, n. 20, p. 4.617-24. abr. 2008.
\nANGELUCCI, C. A. et al.<\/em> Activation energies of the electrooxidation of formic acid on Pt(100).<\/a> Journal of Physical Chemistry<\/strong>. sept. 2009.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Propiedades de reacciones pueden ayudar a entender la vida","protected":false},"author":3,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[328],"coauthors":[1601],"class_list":["post-89004","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es","tag-quimica-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/89004","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=89004"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/89004\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=89004"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=89004"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=89004"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=89004"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}