Artículo publicado por Lori Dajose el 14 de junio de 2016 en Caltech News
Las moléculas quirales – compuestos que aparecen en variaciones que son imágenes especulares unas de otras, como un par de manos humanas — son cruciales para la vida tal como la conocemos. Los seres vivos son selectivos sobre qué tipo de "orientación" de una molécula usan o producen. Por ejemplo, todos los seres vivos usan exclusivamente la forma dextrógira de la ribosa (el armazón del ADN), y las uvas exclusivamente sintetizan la forma levógira de la molécula del ácido tartárico. Aunque la homoquiralidad — el uso de sólo una orientación de una molécula dada — es ventajoso evolutivamente hablando, no se sabe cómo elige la vida la orientación molecular que vemos en la biosfera.
Moléculas quirales Crédito: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA
Ahora, investigadores de Caltech han detectado por primera vez una molécula quieta fuera del Sistema Solar, llevándolos un paso más cerca de comprender uno de los misterios más desconcertantes de los orígenes de la vida.
Aparece un artículo sobre el trabajo en el ejemplar del 17 de junio de la revista Science.
Las distintas formas, o enantiómeros, de una molécula quiral tienen las mismas propiedades físicas, tales como la temperatura a la que se licuan o hierven. Las interacciones químicas con otras especies quirales, sin embargo, puede variar ampliamente entre enantiómeros. Por ejemplo, muchos compuestos químicos farmacéuticos quirales son sólo efectivos en una orientación; en la otra pueden ser tóxicos.
"La homoquiralidad es una de las propiedades más interesantes de la vida tal como la conocemos", comenta Geoffrey Blake (PhD '86), profesor de cosmoquímica y ciencias planetarias, y profesor de química. "¿Cómo terminaron todos los seres vivos usando un enantiómero de un aminoácido particular, por ejemplo, en lugar de otro? Si pudiésemos volver a iniciar la película de la vida, ¿se elegirían los mismos enantiómeros a través de un proceso determinista, o es una elección aleatoria que depende de un minúsculo desequilibrio de una orientación sobre otra? Si hay vida en otras zonas del universo, basada en la bioquímica tal como la conocemos, ¿usará los mismos enantiómeros?".
Para ayudar a dar respuesta a estas preguntas, Blake y sus colegas de NRAO buscaron moléculas quirales en una nube molecular concreta, conocida como Sagittarius B2(N). El equipo usó el Green Bank Telescope Prebiotic Interstellar Molecular Survey (PRIMOS) de Sagittarius B2(N). El proyecto PRIMOS, dirigido por el coautor senior Anthony Remijan de NRAO, examina el espectro de Sagittarius B2(N) a lo largo de un amplio rango de radiofrecuencias. Cada molécula en fase gaseosa sólo puede rodar de ciertas formas específicas dependiendo de su tamaño y forma, dando un espectro rotacional único — como una huella dactilar — que hace que sea fácilmente identificable en el estudio PRIMOS.
Los datos de PRIMOS revelaron la firma de una molécula quiral conocida como óxido de propileno (CH3CHOCH2); los estudios de seguimiento con el radiotelescopio Parkes, en Australia, confirmaron los hallazgos. "Es la primera molécula detectada en el espacio que tiene la propiedad de la quiralidad, haciendo que sea un gran avance en nuestra comprensión de cómo se crean las moléculas prebióticas en el espacio, y los efectos que pueden tener sobre los orígenes de la vida", dice Brandon Carroll, primer coautor del artículo y estudiante graduado en el grupo de Blake. "Aunque la técnica que usamos no nos dice la abundancia de cada enantiómero, esperamos que este trabajo permita futuras observaciones que nos lleven a comprender mucho más sobre las moléculas quirales, los orígenes de la homoquiralidad, y los orígenes de la vida, en general".
El óxido de propileno es una molécula útil para el estudio dado que es relativamente pequeña en comparación con biomoléculas como los aminoácidos; las moléculas de mayor tamaño son más difíciles de detectar en radioastronomía, pero se han observado en cometas y meteoritos formados en los inicios del Sistema Solar. Aunque el óxido de propileno no se utiliza en organismos vivos, su presencia en el espacio es una señal de la existencia de otras moléculas quirales.
"El siguiente paso es detectar un exceso de un enantiómero sobre otro", dice Brett McGuire (PhD '15), becario Jansky de NRAO y antiguo miembro del laboratorio de Blake, que comparte la primera autoría del trabajo con Carroll. "Al descubrir una molécula quiral en el espacio, por fin tenemos una forma de estudiar dónde y cómo se formaron estas moléculas antes de terminar en meteoritos y cometas, y para descubrir el papel que desempeñan en los orígenes de la homoquiralidad y de la vida".
"En los últimos años la ciencia exoplanetaria nos ha enseñado que existen millones de entornos similares al Sistema Solar sólo en nuestra galaxia, y miles de estrellas jóvenes cercanas alrededor de las cuales, los planetas están naciendo", comenta Blake. "La detección del óxido de propileno, y los futuros proyectos que esto abre, nos permiten empezar a dar respuesta a la pregunta: ¿la química prebiótica interestelar plantó las semillas cósmicas primordiales que determinan la orientación de la vida?".
