martes, 30 de noviembre de 2010

Una posible explicación a la separación izquierda-derecha en la Tierra prebiótica.


Un estereoisómero es una molécula que tiene los mismos enlaces átomo a átomo que otra molécula, pero difiere en la orientación espacial de sus átomos. Dos estereoisómeros son enantiómeros si la imagen especular de uno no puede ser superpuesta con la del otro. Se dice que son quirales (del griego χειρο, mano), como las manos, la izquierda es la imagen especular de la derecha.

La quiralidad es una característica importante en la química de la vida ya que los aminoácidos, los azúcares, las enzimas y los receptores presentes en los organismos vivos son indefectiblemente levógiros o dextrógiros (el efecto sobre la luz polarizada, girando su plano a la izquierda o a la derecha respectivamente, es la forma habitual de distinguir a los enantiómeros) pero no ambos . Es a esto a lo que se llama homoquiralidad de la vida. Además los organismos no tienen la misma respuesta a los enantiómeros y muchos componentes activos de los fármacos son quirales. Se ve claramente que comprender el origen de la preferencia por los enantiómeros levógiros que tienen los seres vivos no solamente es útil para conocer mejor el origen de la vida sino también para el desarrollo de los fármacos del futuro.

Un equipo de investigadores encabezado por Cristóbal Viedma, de la Universidad Complutense de Madrid (España), ha desarrollado un método que permite enriquecer una mezcla racémica (en la que hay casi igual proporción de enantiómeros) en una transformación sólido-gas, y que podría explicar cómo fue posible que se separasen los enantiómeros en la Tierra primitiva. Los resultados se publican en Chemical Communications.

Viedma y sus colegas han sido capaces de aumentar la pureza de un enantiómero frente al otro de la valina, cuyo enantiómero levógiro es uno de los veinte aminoácidos que forman las proteínas. Los investigadores eligieron este aminoácido para la investigación porque se ha encontrado en meteoritos en mezclas no racémicas, correspondiendo las proporciones con las obtenidas en simulaciones de las condiciones del medio interestelar.

El equipo sublimó (pasó de sólido a gas) una mezcla de valina, pero con una distribución de enantiómeros 40:60. Para ello calentaron un matraz sobre una placa a 430 C durante 3 minutos, creando un gradiente de temperaturas. Cuando la valina, sublimada en el fondo del matraz, condensó en las paredes del mismo, formó un conglomerado. Un conglomerado es una de las cuatro formas en las que puede cristalizar una mezcla racémica. Consiste en una mezcla de cristales de enantiómeros puros, es decir, cristales de L-valina (levógira) y D-valina (dextrógira); de hecho, se pueden extraer cristales puros de la mezcla. Sin embargo, cuando el equipo continuó calentando el matraz encontró que los cristales formados sublimaban de nuevo depositándose en cristales ya formados, amplificando de esta manera el exceso de enantiómero original. Este efecto se encontró tanto en matraces abiertos como cerrados, por lo que se pueden imaginar procesos similares en las cercanías de los volcanes de la Tierra primitiva.

Los sistemas de enriquecimiento de enantiómeros se estudian mayoritariamente en sistemas sólido-líquido. Sin embargo, una transformación gas-sólido como la de este trabajo tiene mucho interés porque puede ser plausible en los primeros pasos de la vida en la Tierra o en las regiones espaciales donde se forman los planetas.

Referencia:

Viedma, C., Noorduin, W., Ortiz, J., Torres, T., & Cintas, P. (2011). Asymmetric amplification in amino acid sublimation involving racemic compound to conglomerate conversion Chemical Communications DOI: 10.1039/c0cc04271d