La química de la vida. Carlos Valverde Rodríguez

a que efectivamente podría tratarse de bioelementos esenciales. Puede apreciarse que la mitad de los elementos ultratraza que son reconocidos como esenciales corresponde a elementos metálicos. Así, el número total de elementos biogénicos metálicos asciende a 13 (Na⁺, Mg²⁺, K⁺, Ca²⁺, V²⁺, Cr²⁺, Mn²⁺, Fe²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺ y Mo²⁺), y con excepción de sodio, magnesio y molibdeno, los restantes pertenecen al cuarto periodo (K Kr) de la tabla periódica. En la literatura especializada y para destacar su importancia funcional, al conjunto de biometales se le designa con el término metaloma. En este mismo contexto, en una clara analogía con los conceptos de genoma y proteoma, hoy en día se emplea el término metaboloma para referirse a la intricada red de procesos y mecanismos involucrados en la absorción, transporte, captura, almacenamiento, incorporación a biomoléculas (organificación), función, reciclado y eliminación de los bioelementos en los organismos vivos. Consecuentemente, tanto en el estudio de la nutrición humana y animal como en la agricultura, está ocurriendo una revolución conceptual y de enfoque analítico. Se trata de un nuevo enfoque o paradigma científico a partir del cual ha surgido la transdisciplina llamada metabolómica.

      En suma, a la fecha se reconoce que para funcionar adecuadamente todos los organismos vivos requieren de 27 (quizá unos pocos más) elementos químicos naturales. Indiscutiblemente, es un número relativamente pequeño de átomos o ladrillos químicos, sobre todo si se compara con la enorme diversidad de organismos que caracterzan a la biosfera. A lo anterior habría que agregar que los cuatro bioelementos más abundantes en términos de su concentración celular (96%), son también los más ligeros y pequeños. Asimismo, es notable que poco más de la mitad de todos los bioelementos hasta ahora reconocidos sean relativamente más pesados y de mayor tamaño (excepto el boro) y, consecuentemente, que la mayoría de ellos sean también elementos traza o ultratraza. Por todo lo anterior se ha propuesto que la evolución y la selección de los elementos químicos biogénicos ocurrieron principalmente por presiones o restricciones inherentes a su reactividad y estabilidad química o termodinámica, y no tanto por razones de cuantía o abundancia. En este contexto de cantidad o abundancia versus reactividad/estabilidad química, como veremos con más detalle en el siguiente capítulo, es importante hacer notar que hasta ahora, entre todos los bioelementos reconocidos como tales, solamente hay dos aniones, ambos son halógenos; es decir, los dos pertenecen al grupo viia de la tabla periódica. Además, mientras que uno de ellos, el cloro, es el más abundante en el agua de mar y también está presente en la estratosfera; el otro, el yodo, es uno de los bioelementos ultratraza más escasos (ver cuadros 2.2, 2.3 y 2.4).

      Cuadro 2.2. Los 10 elementos más abundantes en los océanos*

      * Modificado de J. Emsley (2001).

       ** p. p. m., partes por millón por peso; es decir, miligramos del elemento por kilogramo de agua de mar (densidad promedio a 4°C = 1.028 g/ml). Aun en el caso de las concentraciones bajas, la cantidad total de los elementos disuelta en los océanos es tan vasta como los propios mares.

      Cuadro 2.3. Los 10 elementos más abundantes en la litosfera*

      * Modificado de J. Emsley (2001).

       ** p. p. m., partes por millón (mg/kg).

      Cuadro 2.4. Los 10 elementos gaseosos más abundantes en la atmósfera*

      * Modificado de J. Emsley (2001).

       ** p. p. m., partes por millón (mg/L).

      Para saber más:

      Angenault, J., Diccionario enciclopédico de química, 1a. ed. en español, México, Editorial Continental, 1998.

      Audersik T., y G. Audersik, Biología. La vida en la Tierra, 4a. ed., México, Prentice-Hall Hispanoamericana, 1996.

      Bloomfield, M. M., y L. J. Stephens, Chemistry and the Living Organisms, 6a. ed., Nueva York, John Wiley & Sons, 1996.

      Emsley, J., Nature’s Building Blocks, Nueva York, Oxford University Press., 2001.

      Expert Consultation WHO/FAO/IAEA, Trace Elements in Human Nutrition and Health, Génova, WHO, 1996.

      Frieden, E., “The Chemical Elements of Life”, Scientific American, 227, 1972, pp. 52-60.

      Mertz, W., “The Essential Trace Elements”, Science, 213, 1981, pp. 1332-1338.

      ____, “Review of the Scientific Basis for Establishing the Essentiality of Trace Elements”, Biol Trace Elem Res, 66, 1998, pp. 185-191.

      Nielsen, F., “Ultratrace Elements”, en M. J. Sadler, J. J. Strain y B. Caballero (eds.), Encyclopedia of Human Nutrition, vol. 3, Londres, Academic Press, 1999, pp. 1884-1897.

      Young, V. R., “Trace Element Biology: the Knowledge Base and its Application for the Nutrition of Individuals and Populations”, J Nutr, 133, 2003, pp. 1581S-1587S.

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¹ Mendeleev nació en Tobol'sk, Siberia. Era hijo del director de la escuela secundaria local, Iván Pavlovitch Mendeleev, y el más joven de 14 o 17 hermanos (la cifra exacta está sujeta a discusión). Tras la muerte de su padre y el incendio de la fábrica de vidrio que sostenía a la familia, el joven Dmitri Ivanovich, su hermana mayor, Elizabeth, y su tesonera madre, María Dmitrievna Korniliev, se trasladaron primero a Moscú y finalmente a San Petersburgo, en donde ingresó al Instituto Pedagógico Central para estudiar física y matemáticas. Concluyó sus estudios en 1855 con los máximos honores (medalla de oro) y viajó a Francia y Alemania para continuar su formación de posgrado. En 1860 asistió al Primer Congreso Internacional de Química en donde escuchó las propuestas del químico italiano Stanislao Cannizzaro (1826-1910), quien dos años antes había mostrado que utilizando las leyes publicadas en 1811 por el célebre físico, también italiano, Amedeo Avogadro (conde de Quaregna), se podían deducir los pesos atómicos de los gases y del resto de elementos. En 1861, Mendeleev regresó a San Petersburgo llevando consigo una copia de la tabla de pesos atómicos de Cannizzaro. Con esta información ideó una forma de organizar los elementos hasta entonces conocidos. Los colocó en orden según su peso atómico y luego los agrupó en filas y columnas, basado en sus propiedades químicas y físicas. De esta forma descubrió un patrón en sus valencias que mostraban una secuencia repetitiva y que las columnas agrupaban elementos con la misma valencia, cuyas propiedades químicas tienden a ser semejantes. [regresar]