El boro no es un elemento considerado a menudo en las listas de ingredientes esenciales para la vida. No está incorporado en ninguna enzima, grasa, proteína o ácido nucleico animal, y pocos de nosotros observamos el contenido de boro en las etiquetas de nuestros alimentos. La lista de la Universidad Estatal de Arizona ni siquiera incluye el boro que constituye una fracción diminuta del peso corporal. Y, sin embargo, sorprendentemente, no habría vida sin boro: ni plantas, ni huesos, ni cerebro. ¿Por qué lo necesitamos? ¿Y de dónde viene?

Los roles de los elementos que Michael Denton describe en su serie de libros y videos «Especies privilegiadas», particularmente en El milagro de la célula (2020) y El milagro del hombre (2022), son realmente fascinantes: especialmente las metaloenzimas como el hierro, el cobre, y magnesio, por no hablar de los exigentes requisitos de los elementos comunes como el oxígeno, el nitrógeno y (por supuesto) el carbono. Sin embargo, nunca fue su intención discutir cada elemento de la tabla periódica. Su trabajo puede impulsar a otros a ayudar a aumentar el caso de la «condición previa» del universo para la vida compleja. Recientemente discutimos otro elemento que pasó por alto, el fósforo, que se suma al argumento. El boro tiene una historia similar que contar.

El boro es para nada aburrido

El boro, el elemento 5 de la tabla periódica, se denomina «metaloide» porque, al estar entre los metales y los no metales, comparte algunas propiedades con ambos. Con 5 protones y de 3 a 9 neutrones (siendo el boro-10 y el boro-11 los isótopos más comunes en la naturaleza), el boro tiene tres electrones de valencia en su capa exterior que pueden dar lugar a muchos compuestos. Nunca se encuentra en su forma elemental de forma natural, pero se conocen más de 100 compuestos que contienen boro con hidrógeno, oxígeno, carbono, nitrógeno, sodio, cloro e incluso aluminio. Muchos compuestos de boro, como el ácido bórico, son solubles en agua. En su forma elemental amorfa, el boro es un polvo marrón que arde en llamas verdes (vea un video de demostración a continuación). De hecho, el color verde de muchos fuegos artificiales proviene del boro. Los compuestos de boro se han utilizado durante mucho tiempo para encender combustibles para cohetes desde los días del Apolo hasta las misiones de Space X actuales.

Antes de adentrarse en sus funciones en biología, es posible que le interese saber que los compuestos de boro tienen muchos usos en la vida cotidiana: en jabón de manos (bóraxo), tejas, carbón, vidrio, cerámica, blindaje nuclear, maquillaje, semiconductores, imanes y mucho más, como le gusta presumir a la U.S. Borax Company. Muchos han oído hablar de los equipos históricos de 20 mulas que transportaron bórax en el Valle de la Muerte y lo entregaron en Mojave, a 165 millas de distancia, una prueba de diez días para los intrépidos mineros y sus mulas en la década de 1880. Más al suroeste, hay un pequeño pueblo llamado Boron en el desierto de Mojave que es el sitio de la mina de bórax más grande del mundo. Suministra la mitad de los boratos y ácido bórico del mundo. La otra mitad es suministrada por Turquía, donde pueden existir depósitos aún más grandes sin explotar.

Un átomo sorprendentemente raro

Para un átomo tan simple, el boro es sorprendentemente raro en el universo. Los físicos atómicos creen que se produce en pequeñas cantidades por reacciones de espalación con rayos cósmicos o en explosiones de supernova, pero no por nucleosíntesis estelar. Esto plantea preguntas sobre cómo la Tierra obtuvo su suministro, un tema al que volveremos en breve. Los minerales de boro naturales llamados boratos se pueden encontrar en toda la corteza terrestre, en el fondo del océano y en depósitos volcánicos. Si se agota en el suelo, las hojas se vuelven amarillas, pero demasiado es tóxico para las plantas. Los agricultores saben que el suplemento de boro en los fertilizantes puede aumentar el rendimiento de los cultivos hasta cierto punto. En general, la biología no parece hambrienta de boro.

Entonces, ¿por qué el boro no se incorpora a las biomoléculas? Se encuentra justo al lado del carbono en la tabla periódica, pero es extremadamente diferente en sus acciones. Al igual que el bromo, el boro participa en la síntesis de compuestos importantes sin residir en ellos. Como oligoelemento esencial, el boro actúa como regulador y facilitador de importantes vías bioquímicas; por ejemplo, puede prolongar la vida media de la vitamina D y, por lo tanto, aumentar su biodisponibilidad. Desempeña papeles esenciales en la producción de hormonas. Las plantas dependen del boro para la construcción de sus paredes celulares y los animales dependen de él durante la formación de los huesos. U.S. Borax explica sus muchas funciones en la vida de las plantas:

El boro es un micronutriente esencial, parte integral del ciclo de vida de una planta. Requerido solo en pequeñas cantidades, el boro es necesario en las plantas para controlar la floración, la producción de polen, la germinación y el desarrollo de semillas y frutos. El boro también garantiza el transporte saludable de agua, nutrientes y compuestos orgánicos a las partes en crecimiento de la planta…

A medida que las plantas extraen boratos del suelo, el boro se distribuye por los tallos, hojas, raíces y otras estructuras. Cuando las personas comen alimentos derivados de plantas, como frutas, verduras, nueces y legumbres, normalmente absorben pequeñas cantidades de boro. [Énfasis añadido.]

La mayoría de las personas obtienen suficiente boro de fuentes vegetales como manzanas, café, legumbres y papas. Solo necesitamos alrededor de 1,2 a 3 mg de boro por día, pero «el boro no tiene nada de aburrido», escribió Lara Pizzorno en el Journal of Integrative Medicine. Considere su asombrosa lista de beneficios que obtenemos de las pequeñas cantidades de este elemento que ingerimos:

Se ha demostrado que el boro es un mineral traza importante porque (1) es esencial para el crecimiento y mantenimiento de los huesos; (2) mejora en gran medida la cicatrización de heridas; (3) impacta beneficiosamente el uso del cuerpo de estrógeno, testosterona y vitamina D; (4) aumenta la absorción de magnesio; (5) reduce los niveles de biomarcadores inflamatorios, como hs-CRP y TNF-α; (6) eleva los niveles de enzimas antioxidantes, como SOD, catalasa y glutatión peroxidasa; (7) protege contra el estrés oxidativo inducido por pesticidas y la toxicidad de metales pesados; (8) mejora la actividad eléctrica cerebral, el rendimiento cognitivo y la memoria a corto plazo en los ancianos; (9) influye en la formación y actividad de biomoléculas clave, como SAM-e y NAD+; (10) ha demostrado efectos preventivos y terapéuticos en varios tipos de cáncer, como el cáncer de próstata, de cuello uterino y de pulmón y el linfoma múltiple distinto del Hodgkin; y (11) puede ayudar a mejorar los efectos adversos de los agentes quimioterapéuticos tradicionales.

Disponibilidad geológica del boron

Ahora que estamos convencidos de los beneficios del boro, es posible que algunos deseen controlar su consumo de boro o incluso preguntar a sus médicos sobre la suplementación si están en riesgo. Pero, ¿de dónde vino el boro de la Tierra? Como se dijo anteriormente, es relativamente raro en la naturaleza, por lo que no debería haber grandes cantidades en la nebulosa solar de la que se cree que se formaron los planetas rocosos. Esto ha llevado a algunos a especular que el boro fue entregado a la tierra en una «capa tardía» de condritas. Eso parece extraño, sin embargo, porque uno podría preguntarse de dónde lo sacaron esos objetos si no de la nebulosa solar. Sin embargo, la Tierra obtuvo su boro, ahora está aquí. Uno podría suponer que las placas tectónicas lo reciclaría, como sucede en otros ciclos elementales (por ejemplo, carbono, nitrógeno).

Sin embargo, incluso tomando el presupuesto actual de boro de la Tierra como un hecho, se planteó otra cuestión en un artículo reciente de Liang Yuan y Gerd Steinle-Neumann en Geophysical Research Letters. Según sus modelos y cálculos, la mayor parte del boro debería haberse hundido en el núcleo de la Tierra porque, a altas temperaturas y presiones, se adhiere al hierro.

La placas tectónicas promueven el transporte de rocas superficiales hacia el manto, produciendo gran parte de su heterogeneidad química. El boro, un elemento de la corteza por excelencia, se usa a menudo como indicador de las contribuciones de la corteza cuando se encuentra en las rocas del manto y, por lo tanto, es una de las herramientas centrales en geoquímica para rastrear el reciclaje/mezcla en el manto. Usando cálculos de mecánica cuántica, encontramos que el comportamiento químico del boro cambia de litófilo (amante de las rocas) a siderófilo (amante del hierro) bajo condiciones de presión y temperatura relevantes para la formación del núcleo. Por lo tanto, es posible que se haya transportado mucho boro al núcleo, y el núcleo puede ser el depósito de boro más grande de la Tierra, en lugar de la corteza.

En otras palabras, el hierro fundido, a medida que se hundía hasta el núcleo, debería haber llevado consigo la mayor parte de este escaso elemento. De hecho, los dos investigadores creen que la mitad del presupuesto de boro de la Tierra se almacena ahora en el núcleo. ¿Cómo puede subir a la corteza donde las plantas y los animales dependen de él?

Las condiciones previas de Denton

Esto abre una pregunta que podría interesar a los defensores del Diseño Inteligente que buscan más evidencia del argumento de «condición previa» de Denton. ¿La circunferencia y la masa de nuestro planeta determinan la disponibilidad de boro? ¿Hubo un problema de tiempo que impidió un agotamiento descontrolado de boro hasta el núcleo? Como afirman los autores, «Como el hierro metálico está presente predominantemente en el núcleo y probablemente a nivel porcentual en todo el manto, su impacto en el presupuesto de boro de la Tierra merece consideración». Se debe dar la misma consideración a los requisitos para cualquier planeta habitable capaz de albergar vida compleja. No he visto la disponibilidad de boro discutida por Denton o en The Privileged Planet por Gonzalez y Richards (2004).

Los autores mencionan que ciertos diamantes (Tipo IIb) contienen exceso de boro. Otros geoquímicos han tomado eso como un indicador del reciclaje tectónico, pero estos autores desafían esa interpretación. «En lugar de que el boro en los diamantes de tipo IIb represente el reciclaje de la corteza, su naturaleza siderófila predicha sugiere la huella dactilar de un depósito metálico». Sin embargo, el depósito no puede estar en el núcleo:

La hipótesis de una contribución central a la firma de boro de Tipo IIb es altamente conjetural ya que requiere más de 2000 km de migración vertical de componentes densos del núcleo con una dilución mínima de firmas de boro.

Sugieren que el hierro fundido se movió hacia el manto, llevando consigo boro, y que los diamantes brotaron de allí. (Los diamantes pueden llegar repentinamente a la superficie desde el manto en rápidas explosiones volcánicas llamadas erupciones de kimberlita.) Aunque sugieren alguna evidencia isotópica de depósitos en el manto, su solución también parece altamente conjetural. A menos que se pueda establecer evidencia de un ciclo de boro autosuficiente, uno podría suponer que la vida compleja apareció en la Tierra en un momento especial debido al factor limitante de la disponibilidad de boro.

El hecho es que la superficie de la Tierra ahora parece tener abundante boro para los organismos vivos, incluso si la demanda industrial requiere extraer tanto como se puede encontrar en lugares aislados como los desiertos de California y ciertas provincias de Turquía. En ese sentido, el presupuesto de boro se asemeja al presupuesto de fósforo como apoyo al argumento de «aptitud previa» de Denton.

Artículo publicado originalmente en inglés por David Coppedge en Evolution News & Science Today