Elementos biogenésicos: qué son, tipos y funciones
Todos los seres vivos de la Tierra estamos compuestos por materia orgánica. Las estructuras básicas que componen a los distintos taxones (tanto animales y vegetales como organismos microscópicos) son la celulosa, tanino, cutina y lignina, junto a otras proteínas, lípidos y azúcares que construyen los tejidos y cubiertas celulares. Toda esta materia no se crea como tal de la nada, sino que se transforma a través de los flujos energéticos de los ciclos biogeoquímicos.
Los vegetales transforman residuos y materia inorgánica en tejidos orgánicos a partir de la energía solar (fotosíntesis), los herbívoros consumen cantidades ingentes de esta materia y luego el tejido generado pasa a niveles más altos de la cadena trófica, como carnívoros y superdepredadores. Cuando un ser vivo muere, sus tejidos se descomponen en materia y nutrientes, que pasan nuevamente a formar parte del sistema vascular vegetal por absorción radicular, con lo que se cierra el ciclo.
De esta forma, demostramos con una serie de pinceladas generales cómo fluctúa la materia orgánica y energía en las distintas estratificaciones de un ecosistema. De todas formas, para conocer el funcionamiento de los seres vivos debemos ahondar a un nivel mucho más microscópico, de átomos y moléculas. Acompáñanos en este viaje por los elementos biogenésicos, pues en ellos se encuentra la clave de la vida.
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¿Qué es un elemento biogenésico?
La propia raíz etimológica de la palabra puede ayudarnos a introducir este término. En griego, bio significa vida y génesis origen. Así pues, es fácil suponer que el elemento biogenésico es aquél que permite la vida, formando parte de los tejidos y/o rutas metabólicas de los seres vivos. A pesar de que la materia viva del mundo está compuesta por unos 25-30 elementos biogenésicos, solo 8 de ellos son los más dominantes y extendidos a lo largo de los taxones.
En este punto, cabe destacar que un elemento químico es un tipo de materia constituida por átomos de la misma clase, con un número determinado de protones nucleares en su forma más simple. Existen un total de 118 elementos químicos en la Tierra, de los cuales 26 han sido obtenidos en condiciones laboratoriales. De los 92 restantes, solo 27 son considerados bioelementos (o elementos biogenésicos, términos intercambiables). Su clasificación se reparte de la siguiente forma:
- Bioelementos primarios: forman el 96% de toda la materia viva en la Tierra. Sin ellos, no se podría concebir la existencia en este planeta.
- Bioelementos secundarios: forman el 3,9% de la materia viva.
- Oligoelementos: también se conocen como bioelementos temporales, pues sus concentraciones varían en el tiempo. Suponen el 0,1% de la materia viva total.
¿Cuáles son los tipos de elementos biogenésicos más importantes?
Como hemos dicho, los bioelementos primarios forman casi toda la materia que conocemos. Por ello, vamos a centrarnos en los 6 elementos biogenésicos por excelencia (carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre), para luego hacer un pequeño repaso por los bioelementos secundarios y los oligoelementos. No te lo pierdas.
1. Carbono (C)
El carbono es el bioelemento o elemento biogenésico por excelencia. Se estima que la Tierra alberga 550.000 millones de toneladas (550 Gt) de carbono en su superficie, de las cuales 450 Gt (el 80%) se encuentra almacenada en la materia vegetal. Los bosques no solo son los pulmones del planeta, sino que también suponen la primera reserva energética, en forma de biomasa vegetal. Tras este grupo, cabe destacar que las bacterias aportan a la superficie terrestre unas 70 Gt, a pesar de su biomasa microscópica individual.
Por abundantes que seamos, resulta increíble conocer que las poblaciones humanas solo suponemos 0,06 Gt del total de carbono orgánico planetario. Paradójicamente, este es el segundo elemento más presente en nuestro organismo (hasta el 20%), solo superado por el oxígeno que fluye por todas nuestras venas, arterias y capilares sanguíneos.
2. Oxígeno (O)
Medido con base en su masa total, el oxígeno es el tercer elemento químico más presente en la Tierra, solo superado por el helio (He) y el hidrógeno (H). De todas formas, es el más abundante si se circunscribe el límite en la corteza terrestre, ya que forma más o menos la mitad de su masa.
Las proteínas, ácidos nucleicos, carbohidratos, lípidos y agua contienen oxígeno, así que se hace indispensable para la construcción de materia orgánica compleja. Además, el agua (H2O) utiliza de pilar a este elemento biogenésico. Sin O2, no somos nada.
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3. Hidrógeno (H)
El hidrógeno (H) es el primer elemento de la tabla periódica con razón: se trata del elemento biogenésico más abundante en toda la Tierra, ya que supone el 75% de toda la masa visible en el universo. Nos estamos moviendo en cifras incomprensibles por la mente humana, pero nos queda claro que casi todo lo presente en el plano corpóreo es, en mayor o menor medida, hidrógeno.
El hidrógeno no solo forma parte de la materia viva, sino que es un elemento que se encuentra en abundancia en las estrellas y planetas gaseosos. En condiciones normales, este elemento biogenésico se presenta en forma de gas diatómico (H2).
4. Nitrógeno (N)
El nitrógeno constituye el 78% del aire atmosférico, lo que lo convierte en el componente principal de la atmósfera terrestre. Dentro de los seres vivos, este elemento es esencial para la formación de los aminoácidos y ácidos nucléicos. Los primeros dan lugar a las proteínas de todos los tejidos sólidos vivos, mientras que los segundos son los encargados de formar el ADN y el ARN.
Además, los ciclos del nitrógeno en los ecosistemas se consideran los más importantes, ya que este elemento biogenésico es el que más propicia el crecimiento vegetal en las condiciones adecuadas. Sin el nitrógeno, eventos tan dispares como la herencia biológica o los bosques tupidos serían imposibles.
5. Fósforo (P)
El fósforo es otro elemento esencial para la vida, aunque se encuentre en menor proporción que el resto en el cómputo bruto de la masa terrestre.
El grupo fosfato (del que forma parte) es esencial para la síntesis de ADN y ARN, así que, igual que con el nitrógeno, gracias a él se produce la herencia genética. También es parte de la bicapa lipídica, la membrana que separa a las células del entorno orgánico o inorgánico que las rodea.
6. Azufre (S)
El azufre es otro de los elementos biogenésicos esenciales para comprender la vida. Forma parte de los aminoácidos cisteína y metionina y, por consiguiente, es necesario para la síntesis proteica en todos los seres vivos del planeta.
7. Elementos biogenésicos secundarios
Con base en sus concentraciones en los tejidos de los seres vivos, estos elementos se consideran secundarios a nivel de masa pura, pero igual de importantes para el mantenimiento de la existencia. En este grupo destacan el potasio, el calcio, el cloro, el magnesio o el hierro, entre otros. Por ejemplo, el calcio es uno de los elementos esenciales para la formación del tejido óseo de los seres vivos, ya que el 99% del Ca de un organismo está en el sistema óseo.
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8. Oligoelementos
A pesar de suponer solo el 0,1% de la materia orgánica vital, los oligoelementos son también necesarios para la vida en cantidades pequeñas. Aquí se engloban el cobalto, flúor, cromo, cobre, silicio, yodo y zinc, entre otros. Cabe destacar que su ausencia en el organismo puede llegar a ser letal, pero su presencia excesiva también. En concentraciones atípicas, pueden llegar a provocar toxicidad hepática.
Resumen
Como puedes observar, los seres vivos no somos más que átomos y elementos invisibles al ojo humano, que se organizan de forma más o menos compleja para dar lugar a toda la vida que conocemos. Los seres humanos somos casi un 20% de carbono, un 60% agua y, el porcentaje restante (hasta llegar al 99%), los otros elementos biogenésicos citados. Si cualquiera de ellos no existiera, la organización tisular que nos caracteriza sería imposible.
Desde los cromosomas de una célula hasta los bosques amazónicos, todo nivel de organización viva pasa por los 6 elementos biogenésicos principales: carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre. Al final, a nivel microscópico y basal todo ser vivo se reduce a lo mismo.