FRANCIA (Por Julio García G. / Periodista de Ciencia).- En el siglo XIX Louis Pasteur —el famoso científico francés que desarrolló el proceso que hoy conocemos como pasteurización— demostró que ciertas moléculas podían existir en dos formas espaciales que eran imágenes especulares entre sí. Una imagen especular no es otra cosa que la imagen de un objeto tal y como aparece reflejada en, por ejemplo, un espejo y nos dice mucho de cómo están estructuradas las moléculas geométricamente.
Si colocara mi mano derecha frente a un espejo, su reflejo parecería una mano izquierda a pesar de que ambas manos tienen los mismos componentes: cinco dedos, una palma y un pulgar. Sin embargo, no son idénticas en su disposición espacial.
Estas diferencias en su disposición espacial hacen que las moléculas adquieran características distintas en función de dicha disposición. Así, desde hace más de 175 años los científicos saben que muchas moléculas pueden existir en dos configuraciones especulares a pesar de que todavía se desconoce por qué la vida en la Tierra utiliza aminoácidos L para fabricar sus proteínas.
La L significa que algunos aminoácidos poseen una configuración espacial determinada y que tienen una imagen especular (D).
Pero quizá lo más interesante radica en que una molécula de configuración L puede desempeñar una función biológica diferente de su correspondiente D, aunque su composición química sea idéntica. Además, todos los sistemas biológicos pueden distinguir entre ambas configuraciones —L y D— y las proteínas de los seres vivos terrestres están construidas casi exclusivamente con aminoácidos de configuración L.
El científico francés Louis Pasteur. Imagen: Wikimedia Commons.
A este fenómeno se le denomina quiralidad, y que la naturaleza tenga una predilección por la configuración L, es algo que hasta la fecha no ha podido explicarse con certeza y, por tanto, continúa siendo uno de los grandes problemas por resolver, sobre todo en lo que concierne a su aplicación.
Además, es tan importante que el pasado miércoles 7 de octubre el Premio Nobel de Química fue otorgado, justamente, a dos científicos, uno francés (Henri B. Kagan) y el otro japonés (Kenso Soai), por aportar una solución al misterio químico de las asimetrías en la naturaleza, lo cual tiene que ver justamente con la quiralidad.
Sobre los aminoácidos, estos son moléculas orgánicas que constituyen los componentes fundamentales de las proteínas, las cuales son unas de las sustancias más importantes para la vida porque permiten que se lleven a cabo la mayoría de los procesos que ocurren en cualquier organismo.
Comprender cómo funcionan los aminoácidos no solamente permite explicar mejor cómo se comporta un organismo, sino que podría ayudar a los científicos a descifrar cómo se produce la vida tanto en la Tierra como en otros sitios del Universo.
En este sentido, el pasado 5 de octubre un equipo internacional encabezado por científicos japoneses presentó en la prestigiosa revista Nature un trabajo de investigación en el que describen un dispositivo que han inventado y que permite analizar aminoácidos mediante un fenómeno de la mecánica cuántica conocido como efecto túnel.
Esquemas del análisis de quiralidad de moléculas de aminoácidos. Imagen: Nature Communications.
Cuando una molécula de aminoácido atraviesa el espacio entre ambos electrodos, modifica temporalmente la corriente eléctrica que circula a través del sistema. Además, cada molécula produce una señal característica que puede analizarse con el fin de conocer su identidad.
De esta manera lograron distinguir aminoácidos que, aunque tienen exactamente la misma composición química, presentan configuraciones espaciales diferentes, es decir, presentan quiralidad.
¿Qué tiene que ver esto con la búsqueda de vida en otros planetas y en otros sitios del Universo?
Resulta que una de las partes más interesantes del estudio es que los investigadores aplicaron esta tecnología a extractos del meteorito Murchison, el cual cayó en Australia en 1969 y contiene numerosos compuestos orgánicos.
También analizaron muestras procedentes del desierto de Atacama (Chile), uno de los ambientes terrestres más utilizados para estudiar condiciones ambientales comparables, en ciertos aspectos, con las de Marte porque este desierto, dada su altura con respecto al nivel del mar, presenta muy baja humedad.
En sus experimentos los científicos japoneses emplearon un conjunto de 11 aminoácidos para evaluar la capacidad del dispositivo que construyeron. Así, identificaron compuestos presentes en muestras químicas complejas, de tal suerte que los resultados permitieron reconocer algunas características importantes de su composición.
El meteorito Murchison. Imagen: Wikimedia Commons.
Aunque reconocen que durante los experimentos presentaron dificultades para identificar moléculas poco abundantes y tuvieron problemas con respecto a la precisión de los análisis, esta nueva tecnología podría ser una excelente alternativa para identificar moléculas orgánicas a partir de mediciones eléctricas.
De hecho, allanaría el camino para que en futuras misiones espaciales un instrumento con estas características analice muestras del suelo marciano y hasta materiales procedentes de asteroides.
Además, si se encontraran aminoácidos con un predominio significativo de una configuración molecular determinada —L o D— podrían investigar si ese desequilibrio es producto de procesos químicos naturales o, en cambio, constituye una posible señal de actividad biológica. Esto último significaría que podría buscarse vida más fácilmente.
La quiralidad—aunque parezca extraño– es uno de los fenómenos más comunes en las moléculas y quizá sea, paradójicamente, uno de los menos entendidos. Comprenderlo no solamente ayudará a buscar vida en otros planetas o en algunas lunas de nuestro sistema solar, sino también podría servir para diseñar medicamentos más eficientes y seguros.
Uno de los grandes avances de la farmacología consiste en comprender que la forma tridimensional de una molécula puede ser tan importante como su composición química.
En definitiva, la quiralidad es un fenómeno fascinante que pone de manifiesto la complejidad de la naturaleza y de todo lo que hay en ella. Habrá que ver también qué tan factible es que este experimento se aplique realmente para encontrar respuestas en torno a si estamos solos o no en el Universo y cómo y por qué surge la vida.
