BIOQUÍIMICA

Primera pista experimental de por qué el ADN es diestro y no zurdo

Un equipo de investigadores consigue las primeras pruebas para explicar el origen de la quiralidad biológica terrestre, es decir, de que las moléculas de la materia se orienten hacia a la izquierda en unos casos y no en otros. 

Un esquema para mostrar la quiralidad de las moléculas
Un esquema para mostrar la quiralidad de las moléculas Wikimedia Commons

La rotura de una molécula llamada 3-bromo-alcanfor cuando se la bombardea con electrones polarizados ha proporcionado indicios de lo que podría ser el origen de la homoquiralidad, esto es, de la preferencia que muestran los organismos vivos terráqueos por determinadas imágenes especulares de las moléculas biológicas. De confirmarse este resultado, la razón de que la vida en la Tierra prefiera unas moléculas levógiras y otras dextrógiras podría ser la luz procedente de las estrellas que llegaba a la Tierra recién formada

La orientación de las moléculas ‘vivas’ es uno de los grandes misterios de la biología.

Las moléculas biológicas, como los  aminoácidos y los azúcares son, muy frecuentemente, quirales. Esto significa que existen versiones de las moléculas que se llaman enantiómeros, en las que una es el reflejo en el espejo de la otra, como la mano derecha de la mano izquierda, y no se pueden superponer. En la Tierra los aminoácidos y los azúcares existen en muchos casos mayoritariamente como uno de los enantiómeros y en los seres vivos exclusivamente como uno de ellos y no el otro. Este es uno de los grandes misterios de la biología molecular y es clave para comprender el origen químico de de la vida.

¿Por qué los aminoácidos biológicos son todos enantiómeros que giran la luz polarizada hacia la izquierda, esto es, levógiros? ¿Y por qué los azúcares y el ADN son dextrógiros? Una primera hipótesis para responder a estas preguntas es que la homoquiralidad llegó a la Tierra en un cometa en forma de moléculas precursoras que fueron las que dieron origen a la vida. Pero esta hipótesis lo único que hace es diferir la pregunta y parece poco probable.

Una segunda hipótesis es la conocida como la Vester-Ulbricht. De la misma forma que hay versiones de las moléculas zurdas y diestras, por así decirlo, también existen versiones zurdas y diestras del estado del espín de los electrones; la Vester-Ulbricht sugiere que la radiación polarizada de los electrones zurdos destruye, por ejemplo, los precursores de ADN zurdos, lo que deja sólo moléculas diestras como elementos para que se desarrolle la vida. Esta hipótesis, popular entre algunos científicos, no tenía sin embargo un apoyo experimental. Hasta ahora, en que J. M. Dreiling y T. J. Gay, de la Universidad de Nebraska (EE.UU.) han probado que la base física de la Vester-Ulbricht puede ocurrir (lo que no significa necesariamente que haya ocurrido). Los resultados se publican en Physical Review Letters.

Medir este efecto es como buscar una aguja en un pajar y encontrarla.

Los investigadores produjeron radiación beta (haces de electrones) haciendo incidir un láser en un cristal de arseniuro de galio. Producían alternativamente electrones zurdos y diestros que lanzaban a un gas de 3-bromo-alcanfor, una molécula orgánica quiral. Encontraron que los electrones zurdos destruían preferentemente el bromo-alcanfor zurdo y los diestros el diestro, lo que hace que las reacciones sean asimétricas en función de la quiralidad incidente. Eso sí, la asimetría es pequeña pero estadísticamente significativa. La mayor asimetría medida es de 0,0003 o, lo que es equivalente, si lanzamos al aire una moneda 20.000 veces obtenemos 10.003 veces cara y 9.997 cruz. El que se haya podido medir este efecto consistentemente viene a ser buscar una aguja en un pajar y encontrarla.

Si este resultado pudiese reproducirse con moléculas quirales de interés para el origen de la vida (lo que es más difícil experimentalmente) en las condiciones que se consideran relevantes para ese origen, ya sean interestelares o de la Tierra primitiva, podríamos dar un paso de gigante en nuestra comprensión del origen químico de la vida en el planeta.

Referencia:  J. M. Dreiling y T. J. Gay (2014) Chirally Sensitive Electron-Induced Molecular Breakup and the Vester-Ulbricht Hypothesis Phys. Rev. Lett.113, 118103    

* Este artículo es parte de ‘Proxima’, una colaboración semanal de la Cátedra de Cultura Científica de la UPV con Next. Para saber más, no dejes de visitar el Cuaderno de Cultura Científica.


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