Repartidos por el universo se han encontrado multitud de moléculas imprescindibles para la vida en la Tierra. Desde el agua líquida repartida por las lunas de Júpiter o las nubes del medio interestelar hasta los aminoácidos descubiertos sobre meteoritos, la química orgánica parece estar presente en todo el universo.
José Luis Oltra
Físico y divulgador científico
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Aunque la Tierra es el único planeta conocido que alberga vida, los bloques moleculares que la componen se han encontrado en muchos rincones del universo. No solo es que se conozca la existencia de agua líquida en multitud de cuerpos del sistema solar, sino que esta molécula se ha detectado en nubes de gas y polvo repartidas por toda la galaxia. También se han detectado amoníaco y formaldehído en la atmósfera de Urano y Neptuno o repartidos por el medio interestelar e incluso se han detectado grandes cantidades de hidrocarburos aromáticos policíclicos, moléculas que sirven como precursores de otras más complejas como la clorofila o la hemoglobina.
A bordo de un meteorito que cayó sobre Australia en 1969, el conocido como meteorito Murchison, se detectaron lípidos, los cinco nucleótidos que forman el ADN y ARN de todos los seres vivos terrestres y hasta 70 aminoácidos diferentes, la mayoría de los cuales no forman parte de la bioquímica terrestre. El estudio de estas biomoléculas es importante porque puede darnos pistas del origen de la vida en la Tierra y de dónde vinieron los compuestos que dieron lugar a ella.
La nebulosa Rosetta, un ambiente similar a los que contienen aminoácidos en el espacio. Foto: Chuck Ayoub
Los aminoácidos son precisamente los protagonistas de un estudio reciente. Estas moléculas orgánicas aparecen exclusivamente en su configuración “zurda” en la vida en la Tierra. El por qué es algo que aún no hemos logrado entender. Recientemente investigadores japoneses han encontrado pistas sobre el posible origen cósmico de esta asimetría utilizando como base precisamente los aminoácidos descubiertos sobre el meteorito australiano de hace 5 décadas.
Cuando nos miramos en el espejo, la imagen que vemos parece estar girada, pues nuestra mano derecha ahora parece estar a la izquierda de quien nos mira desde el otro lado y si por ejemplo tenemos una pequita en la mejilla izquierda, la otra persona parecerá tenerla en la derecha. Sin embargo no rotación posible que pueda llevarnos a tener una configuración como la que vemos en el espejo. Es decir, si giramos nuestro cuerpo para orientarlo como el reflejo, la peca izquierda jamás podrá estar a la derecha. Esto es así porque lo que hace el espejo no es rotar, sino invertir: el espejo muestra una versión de ti en la que delante y detrás se intercambian. Pues bien, muchas moléculas orgánicas pueden presentar configuraciones que son la inversa de la otra, que parecen imágenes especulares.
A esta propiedad se la conoce como quiralidad. Las moléculas pueden presentar una orientación levógira (o a izquierdas) o dextrógira (o a derechas). Los aminoácidos presentes en la vida terrestre son todos levógiros, pero no lo son los observados en muestras provenientes del espacio. Las dos versiones de una molécula con quiralidad se conocen como enantiómeros y aunque tengan la misma fórmula y composición química, la forma en la que interactúan con otras moléculas puede variar mucho.
Los aminoácidos son importantes porque forman los bloques a partir de los cuales se construyen las proteínas, de las que se conocen millones de tipos diferentes y que regulan el mecanismo interno de las células. A pesar de que los aminoácidos de la vida sean todos levógiros, al crearlos artificialmente o detectarlos en el espacio aparecen en ambas configuraciones. Queremos encontrar por tanto el proceso por el cual las moléculas “zurdas” llegaron a dominar lo que antes era un mundo heterogéneo. Eso mismo ha intentado hacer Mitsuo Shoji, el investigador de la Universidad de Tsukuba, en Japón.
Aunque en el meteorito Murchison se encontraron ambos tipos de aminoácidos, los levógiros y los dextrógiros, sí que es cierto que los primeros destacaban sobre los segundos. La explicación que se ha dado hasta ahora es que la luz ultravioleta con polarización circular, que se emite por ejemplo en regiones de formación estelar, habría favorecido la prevalencia de un enantiómero. Se ha comprobado que efectivamente esta luz podría favorecer la formación de la molécula levógira para la mayoría de aminoácidos, pero no para todos. Por tanto este factor podría haber contribuido pero no debería ser el único.
Los dos enantiómeros de un aminoácido. Fuente: Wikimedia Commons
El equipo japonés se centró sin embargo en radiación menos energética que la ultravioleta y buscó el origen de la asimetría no solo en los aminoácidos, sino en las moléculas que funcionan como precursores de éstos. Es decir, en aquellas moléculas que tras diferentes reacciones químicas acaban dando lugar a los aminoácidos, como los aminopropanales o los aminonitrilos
Analizaron cómo luz de frecuencias concretas podía favorecer la creación de algunos compuestos a lo largo de procesos que llevamos desarrollando y mejorando desde hace más de siglo y medio, desde que el alemán Adolph Strecker sintetizara el primer aminoácido en un laboratorio.
Observaron que efectivamente la producción de aminonitrilos levógiros se veía favorecida y que esto se trasladaba luego a la cantidad de aminoácidos de igual quiralidad. La prevalencia absoluta de un enantiómero probablemente necesite de otros procesos, pero este es un primer paso para entender la compleja historia y los orígenes de nuestra bioquímica. Poco a poco incontables piezas de un puzzle se van uniendo, formando la imagen de cómo complejas moléculas de carbono fueron reaccionando, disueltas en agua, para ir generando estructuras cada vez más complejas, capaz de autorreplicarse fielmente pero con cabida para pequeños cambios que permitieran una cierta evolución.
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Referencias:
Mitsuo Shoji et al. Enantiomeric Excesses of Aminonitrile Precursors Determine the Homochirality of Amino Acids. The Journal of Physical Chemistry Letters, 2023; 14 (13): 3243 DOI: 10.1021/acs.jpclett.2c03862
S. B. Charnley et al. 2002. Biomolecules in the Interstellar Medium and Comets. Advances in Space Research, 30 (6). DOI: 10.1016/S0273-1177(02)00499-4
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