Moléculas de la vida, su quilaridad, estrellas y supernovas

Se muestran los dos enantiómeros del óxido de propileno, con la designación R (Derecha) y S (Izquierda). / B. Saxton, NRAO/AUI/NSF

Se muestran los dos enantiómeros del óxido de propileno, con la designación R (Derecha) y S (Izquierda). / B. Saxton, NRAO/AUI/NSF

¿Qué es la quiralidad, que relación guarda con las estrellas y con el origen de la vida?

La respuesta a este fenómeno molecular tiene algunas teorías que no son  muchas, son recientes, y la mayoría apuntan hacia el cielo.

En nuestro universo cotidiano, lidiamos con objetos quirales todo el tiempo. De hecho nuestras manos dieron origen al término quiral.

Ellas son una imagen especular una de otra y si las enfrentamos coinciden perfectamente, pero al intentar superponerlas no es posible (intentar poner la mano derecha en un guante izquierdo, o lo mismo con el pie y un zapato). Esto se debe a que dichos objetos quirales son asimétricos.

Esto ha sido un misterio desde que el joven genio Pasteur separó con un pincel cristales de ácido tartárico, uno a uno por su corte biselado a la derecha o a la izquierda.

Así fue como se  apreció por primera vez  que existen dichos enantiómeros, los cuales en solución acuosa y en un polarímetro, rotaban la luz polarizada hacia la derecha (D=dextrógiros), o hacia la izquierda (L=levógiros).

Pero lo curioso es que la vida se sustenta solamente en un lado del espejo.

Los aminoácidos naturales que forman a las proteínas, pertenecen a la serie L y los azúcares que forman los polisacáridos y se encuentran en las bases de los ácidos nucléicos pertenecen a la serie D.

Y nada hay de sus imágenes especulares (D-aminoácidos y L-azúcares) en un organismo vivo.
Se han hallado D-aminoácidos y L-azucares pero en proporciones siempre inferiores a sus imágenes especulares fuera de los organismos, pero al parecer la vida magnifica dicha diferencia.

Hallan en el espacio interestelar una molécula que puede ser diestra o zurda

Un nuevo estudio, publicado en Science, informa de la primera detección de moléculas quirales orgánicas complejas fuera del sistema solar.

El hallazgo supone un gran paso para resolver uno de los grandes misterios de la biología molecular: cómo se llegó a que todos los seres vivos utilizaran moléculas de un solo enantiómero –como se denomina a cada una de las variantes– y despreciaran al otro.

Moléculas precursoras de la vida

Hasta ahora, las hipótesis centraban la respuesta en la forma natural en la que existen las moléculas en el espacio antes de incorporarse a los asteroides y cometas que posteriormente caen en los planetas jóvenes. Sin embargo, nunca se había encontrado una molécula quiral en el espacio que demostrara esta teoría.

Se trata del óxido de propileno, localizado en las zonas frías y exteriores de una nube de gas y polvo conocida como Sagitario B2.

“Los meteoritos y cometas de nuestro sistema solar contienen moléculas quirales que son anteriores a la propia Tierra”, señala Carroll, uno de los investigadores del estudio e investigador en el Instituto Tecnológico de California, EE.UU (Caltech). “Tales cuerpos pequeños pueden ser los que empujaron a la vida a optar por la imparcialidad que vemos hoy en día”, añade.

Por primera vez, un equipo de investigadores ha detectado en el espacio un compuesto químico, llamado óxido de propileno (CH3CHOCH2),  que existe tanto de forma diestra como zurda.

“Esta es la primera molécula detectada en el espacio interestelar que tiene la propiedad de la quiralidad. Es un primer paso para entender cómo las moléculas prebióticas se crean en el universo y qué efectos pueden tener sobre los orígenes de la vida”, declara Brett McGuire, investigador en el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO) en Charlottesville (Virginia, EE UU).

Concretamente, la encontraron en la zona fría y exterior de Sagitario B2 (Sgr B2), una nube de gas y polvo que supera, aproximadamente, en tres millones la masa del Sol y que está situada en el centro de la Vía Láctea.

La investigación se ha nutrido con datos del proyecto Estudio de Moléculas Interestelares Prebióticas (PRIMOS), del radiotelescopio Green Bank (GBT) y del radiotelescopio Parkes para examinar el espectro de Sgr B2 a través de una amplia gama de frecuencias de radio.

El bien o el mal

Las dos formas de una molécula quiral poseen las mismas propiedades físicas, como por ejemplo el mismo punto de ebullición y de fusión. Sin embargo, los enantiómeros pueden tener reacciones químicas distintas en el cuerpo humano. Lo que es bueno puede ser malo en su imagen especular.

Por ejemplo, el caso de la talidomida, un compuesto quiral recetado durante los años 90 para calmar las náuseas de las embarazadas. En 1960 los casos de malformaciones en los recién nacidos aumentaron debido al desconocimiento de la existencia de dos tipos de talidomida: su forma diestra que produce efecto calmante y su forma zurda que causa anomalías en el feto.

Lo mismo sucede con la metanfetamina. Su configuración dextrógira es usada como droga por sus efectos psicoestimulantes, mientras que la levógira es utilizada como descongestivo nasal.

Comprender la homoquiralidad

El óxido de propileno es una molécula útil para el estudio ya que es relativamente pequeña en comparación con biomoléculas tales como los aminoácidos. A pesar de no encontrarse en los organismos vivos, su presencia en el espacio es una señal de la existencia de otras moléculas quirales.

Lo que es bueno en una forma puede ser malo en su imagen especular

“Si bien la técnica que utilizamos no nos dice acerca de la abundancia de cada enantiómero, esperamos que este trabajo permita futuras observaciones que nos hagan comprender mucho más acerca de las moléculas quirales, los orígenes de la homoquiralidad y de la vida en general “, comenta Brandon Carroll.

Estos resultados demuestran la existencia de una importante nueva clase de moléculas en el espacio. “Con el descubrimiento de un compuesto quiral en el espacio, por fin tenemos una manera de estudiar dónde y cómo se originan antes de pasar a formar parte de meteoritos y cometas”, explica Geoffrey Blake, profesor de cosmoquímica y ciencias planetarias en Caltech y otro de los autores del estudio.

Referencia bibliográfica:

B. McGuire, P.B. Carroll et al.: Discovery of the interstellar chiral molecule propyleneoxide (CH3CHCH2O)“. Science, junio del 2016. 352 (6292).

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