En apartados anteriores hemos visto como el oxígeno resulta imprescindible para la combustión de la materia orgánica en el aire atmosférico y a temperatura ambiente. Además, la vida en nuestro planeta puede darse gracias a la presencia del oxígeno molecular (O₂), que existe no solo en el aire sino también en los intersticios del suelo por el que andamos y disuelto en el agua de ríos y mares. Este gas, en su estado fundamental, resulta esencial para que los seres vivos obtengamos energía mediante la respiración aeróbica y podamos alcanzar tasas metabólicas mucho más altas que las logradas por los organismos que viven en el agua. Y esto, a su vez, hace posible que muchos animales aéreos mantengan su calor interno, sean complejos y posean cierto nivel de inteligencia.

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Sin embargo, para utilizar el oxígeno presente en la naturaleza hacen falta ciertos mecanismos químicos especiales que superen su resistencia natural a reaccionar a la temperatura ambiente. Afortunadamente tales elementos y mecanismos existen en la biosfera y pueden ser usados fácilmente por los seres vivos. Se trata de ciertos metales de transición que poseen una estructura electrónica y unas propiedades adecuadas para activar dicha molécula de oxígeno. Una vez más, da la impresión de que en la biosfera todo está pensado y pocas cosas se dejan al azar. El hecho de que todas las moléculas en las que interviene el oxígeno se sirvan de estos metales de transición y de que no existan otros átomos alternativos en toda la tabla periódica, sugiere que las propiedades electrónicas de tales metales son especialmente adecuadas para ello. Sin estos metales no podría darse la respiración aeróbica en el mundo.

Hay dos maneras de vencer la resistencia natural del oxígeno a reaccionar: una es absorbiendo energía de moléculas próximas que han sido excitadas por la luz o bien por el calor, como en el caso del fuego; la otra es recibiendo electrones de otros átomos metálicos como el hierro y el cobre. Estos átomos pueden perder electrones sin volverse inestables. Por tanto, todas las enzimas activadoras de oxígeno presentes en los seres vivos suelen poseer estos átomos de metales de transición. Si no fuera por esta capacidad única de tales átomos de ceder electrones a la molécula de oxígeno, no sería posible activarla y la oxidación no se podría producir en la células, con lo cual toda vida basada en el carbono sería imposible.

La enzima “citocromo c oxidasa”

Se trata de una máquina bioquímica a escala liliputiense, una auténtica nanomáquina, muy abundante en las membranas celulares de las bacterias y de las mitocondrias de las células con núcleo (eucariotas). Es la última enzima de la cadena de transporte de electrones (CTE), cuya función consiste en recibir un electrón de cada una de las cuatro moléculas de una pequeña proteína llamada “citocromo c” y posteriormente transferirlos a una molécula de oxígeno para reducirla a dos moléculas de agua. Esto genera un movimiento de protones a través de la membrana, que es aprovechado por otra enzima, la “ATP sintasa” para sintetizar la moneda energética por excelencia de la célula, el llamado ATP (adenosín trifosfato), que es la que nos mantiene vivos.

[photo_footer]Dibujo que representa la compleja estructura de una parte de la enzima “citocromo c oxidasa” bovina intercalada en una de las dos capas lipídicas de una mitocondria (Wikipedia).[/photo_footer]

La citocromo c oxidasa constituye una auténtica maravilla bioquímica y es una de las enzimas más importante para la vida aeróbica. Está presente en todas las células que requieren oxígeno, introduciéndolo en el metabolismo oxidativo y generando la energía necesaria que nos mantiene vivos. El citocromo c de dicha enzima es una pequeña proteína que posee en su interior un ion de hierro. Cuando este hierro se oxida cede un electrón que pasará al cobre de otro complejo de la CTE y así sucesivamente hasta que llegue al oxígeno y produzca agua. Es tan complejo y delicado todo este mecanismo que cualquier alteración o mutación pueden ponerlo en peligro. Entre las peores enfermedades mitocondriales están aquellas mutaciones que alteran la forma y, por tanto, la función de la enzima citocromo c oxidasa. Cuando se dan en el embrión humano causan un desorden metabólico importante, provocando defectos en aquellos órganos que necesitan más energía, tales como el cerebro, el corazón, el hígado y los músculos. Esto hace difícil imaginar cómo podría haber surgido semejante enzima mediante una evolución darwinista ciega y gradual.

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Además de hierro y cobre, la citocromo c oxidasa contiene otros dos átomos metálicos, como son el zinc y el magnesio, que no están involucrados en la transferencia de electrones o en la reducción del oxígeno a agua. El zinc sirve para conformar la estructura de la enzima, mientras que el magnesio actúa en la liberación de moléculas de agua. Por tanto, hay unas nueve clases de ladrillos que constituyen la singular nanomáquina de la enzima citocromo c oxidasa, que son los átomos de carbono, nitrógeno, oxígeno, azufre, hidrógeno, hierro, cobre, zinc y magnesio. Todos generados en el núcleo de las estrellas con unas precisas propiedades que parecen diseñadas precisamente para permitir la vida sobre la Tierra.