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Simulando coacervados

Uno de los intereses científicos más antiguos del ser humano es saber cómo se originó la vida. En este afán por encontrar una explicación, se han ido proponiendo durante la historia de la humanidad diferentes teorías, desde las mágicas, religiosas o mitológicas, hasta las más recientes basadas en investigaciones científicas.

Para explicar el origen de la vida o “abiogénesis”, hoy en día se acepta la llamada hipótesis química o “teoría de la sopa primitiva”. Esta teoría describe cómo la vida se debió originar hace unos 4.000 millones de años en los océanos, donde se dieron las condiciones atmosféricas y de temperatura adecuadas para que, a partir de elementos químicos inorgánicos, se crearan moléculas sencillas en el agua y éstas se unieran formando compuestos más complejos en una especie de sopa o caldo, hasta dar lugar a las células. 

Experimento de Miller
Ruperto Miller. Experimento de Miller (Dominio público). Clicar sobre imagen para ampliar.

Los autores de esta teoría fueron el bioquímico ruso A. I. Oparin y el genetista inglés J. B. Haldane, quienes trabajaron de manera independiente a principios del siglo XX. A estas primeras moléculas las denominaron “coacervados”, sistemas coloidales que pudieron desarrollarse hasta considerarse las primeras formas de vida. Años más tarde Stanley L. Miller y Harold C. Urey, de la Universidad de Chicago, en sus experimentos pioneros realizados en los años cincuenta, consiguieron crear moléculas orgánicas a partir de sustancias inorgánicas.

¿Simulamos la creación de coacervados en el laboratorio? ¡Adelante!

Tarea: Simulando coacervados en el laboratorio

Duración:
1 sesión
Agrupamiento:
Grupos de cuatro

Los experimentos de Miller y Urey son complicados de reproducir en un laboratorio escolar, pero sí podemos hacer una simulación para demostrar la capacidad que tiene la materia para organizarse, de la misma forma que se crean los coacervados, y representar de forma rudimentaria cómo se formaron las primeras membranas celulares.

Coacervados
Simon Villeneuve . Coacervados (CC BY-SA)

Las sustancias que vamos a emplear en el experimento se agrupan por las fuerzas electrostáticas entre sus moléculas. Se pueden observar estructuras que simulan las membranas lipídicas de los organismos primitivos.

Materiales
  • Grenetina (gelatina sin sabor)
  • Goma arábiga (en caso de no conseguirse, puede usarse goma guar o goma xantana)
  • Agua
  • Dos vasos de precipitados de 250 mL
  • Una lupa o microscopio óptico
  • Un agitador o cuchara
  • Cuentagotas
  • 1 Portaobjetos
  • 1 Cubreobjetos
Procedimiento
  1. Colocamos en uno de los vasos de precipitados una cucharadita de grenetina y en el otro una cucharadita de goma arábiga (1 gramo aproximadamente).
  2. Añadimos 100 mL de agua (preferentemente tibia) a cada recipiente hasta que las dos  soluciones se vean transparentes y homogéneas.
  3. Mezclamos las dos soluciones, y agregamos el contenido de uno de los recipientes al otro; enseguida se debe observar que la mezcla se vuelve opaca y grisácea. ¡Han nacido los coacervados!
  4. Tomamos una gota de la mezcla y la ponemos sobre un portaobjetos, a continuación lo cubrimos con un cubreobjetos. Observamos, con ayuda de la lupa o el microscopio a 10X, las formaciones coloidales
  5. Sacamos una fotografía con el móvil de lo que vemos.

A continuación vamos a hacer varias pruebas más con la muestra, para ver lo que ocurre en diferentes medios.

Materiales
  • La mezcla preparada anteriormente
  • Disoluciones de agua con sal, azúcar, jabón, zumo de limón  y colorante en 5 vasos de precipitados de 100 mL (aproximadamente 50 mL de agua con una cucharada de cada ingrediente)
  • Tubos de ensayo y gradilla
  • Pipetas
  • Cucharas
  • Cuentagotas
  • Una lupa o microscopio óptico
  • Portaobjetos y cubreobjetos
Procedimiento
  1. Hacemos las disoluciones en cada vaso de precipitados, añadiendo a cada uno 50 mL de agua y en los diferentes vasos, una cucharada de cada ingrediente (azúcar, sal, jabón, zumo de limón y colorante).
  2. Añadimos con las pipetas 5 mL de cada disolución en los tubos de ensayo.
  3. Añadimos a cada tubo de ensayo otros 5 mL de la mezcla de grenetina y goma arábiga.
  4. Recogemos con el cuentagotas un poco de cada mezcla, lo ponemos en un portaobjetos, lo cubrimos con un cubreobjetos.
  5. Observamos lo que vemos al microscopio y lo fotografiamos o dibujamos.
  6. Ponemos los resultados en la una tabla como la siguiente, pero en formato A3. ¿En qué medio se forman mejor nuestros “coacervados”?
     

Tabla para organizar la información:

Muestra Imagen al microscopio

¿Qué ocurre en la mezcla inicial?

¿Qué ha ocurrido al mezclarla con las distintas soluciones?, ¿se han encogido?, ¿se han agrandado?, ¿se han destruido? 

Mezcla de grenetina y goma arábiga
Mezcla + solución de agua con sal
Mezcla +solución de agua con azúcar
Mezcla + solución con colorante 
Mezcla + solución con jabón
Mezcla + solución con limón

Conclusiones:

Comunicamos los resultados

  1. Cada grupo expondrá a los demás los resultados apoyándose en la tabla que se colocará en una pared del aula, a modo de comunicación científica sencilla. 
  2. En caso de que los resultados sean diferentes, haremos un debate. 

Reflexión y evaluación

Una vez que hemos finalizado la tarea, es un buen momento para reflexionar en nuestro diario de aprendizaje. Algunas cuestiones que nos podemos preguntar pueden ser:

  • ¿Qué he aprendido?
  • ¿Qué me ha sorprendido más de todo el proceso? ¿Por qué?
  • ¿He cambiado alguna idea previa? ¿Cuál?
  • ¿Qué me ha resultado más difícil? ¿Por qué?