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» » » Origen de la vida en la Tierra: La 'natural' asimetría de moléculas biológicas venidas del espacio

Ciertas moléculas existen en dos formas que conforman imágenes simétricas especulares entre sí: se las conoce como moléculas quirales. En la Tierra, las moléculas quirales de la vida, especialmente los aminoácidos y los azúcares, existen de una sola forma, ya sean zurdas o diestras. ¿Por qué la vida ha elegido en sus inicios una forma y no la otra?

Un consorcio que reúne a varios equipos franceses, dirigido por Louis d'Hendecourt (1), investigador senior del CNRS en el Instituto de Astrofísica Espacial (Université Paris-Sud 11/CNRS), ha obtenido por primera vez un exceso de moléculas zurdas (y luego un exceso de diestras) en condiciones que reproducen las que se encuentran en el espacio interestelar. Y este resultado apoya la hipótesis de que la asimetría de las moléculas biológicas de la Tierra tiene un origen cósmico.

Los investigadores, además, sugieren que la nebulosa solar se formó en una región de estrellas masivas. Este trabajo ha sido publicado en línea en el sitio web de The Astrophysical Journal Letters. El experimento se llevó a cabo en las instalaciones del sincrotrón SOLEIL en colaboración con el Laboratoire de Chimie des molécules bijectives arômes et des (Université de Nice / CNRS) con el apoyo de CNES.

Las moléculas quirales, sabemos que son moléculas que pueden existir de dos formas (enantiómeros), que son imágenes simétricas especulares entre sí, una zurdo y otra diestra. Por ejemplo, nuestras manos son quirales, ya que vienen de dos formas, la mano izquierda y la mano derecha, son simétricas con su imagen de espejo, pero no pueden superponerse sobre sí. Las moléculas biológicas son en su mayoría quirales, y algunas de estas formas abundan más que otras.  Por ejemplo, los aminoácidos que componen las proteínas sólo existen en una de estas dos formas de enantiómeros, la zurdo (L). Por otro lado, los azúcares presentes en el ADN de los organismos vivos son solamente diestros (D). Este propiedad que las moléculas orgánicas tienen de existir en los organismos vivos en tan solo una de las dos formas estructurales se llama homoquiralidad.

¿Cuál es el origen de tal asimetría del material biológico? Hay dos hipótesis en competencia. Una postula que la vida se originó a partir de una mezcla que contiene un 50% de un enantiómero y el otro 50% de otro (conocido como mezcla racémica), y que homoquiralidad surgió progresivamente durante el curso de la evolución. La otra hipótesis sugiere que, la asimetría que la homoquiralidad precedió a la aparición de la vida y fue de origen cósmico. Esto se apoya en la detección de excesivas L en ciertos aminoácidos extraídos de meteoritos primitivos.

De acuerdo a esta causa, los aminoácidos no racémicos fueron sintetizados en el espacio interestelar y traídos a la Tierra por pequeños cometas y meteoritos. Para dar más peso a esta hipótesis, los investigadores primero reprodujeron cometas de hielo y análogos interestelares en el laboratorio (2).

El aspecto novedoso de su experimento fue que, usando el delineador de luz DESIRS de las instalaciones del sincrotrón SOLEIL, los hielos se sometieron a la radiación ultravioleta circularmente polarizada (UV-CPL) (3), lo que supuso remedar las condiciones encontradas en algunos entornos espaciales. Cuando el hielo se calentaba, se producía un residuo orgánico. Un análisis en profundidad de esta mezcla reveló que, contenía un exceso significativo enantiomérico de un ácido quiral de aminoácidos, la alanina. Dicho exceso, que fue de más del 1,3%, es comparable a la que se medió en los meteoritos primitivos. Los investigadores lograron así la producción, bajo condiciones interestelares, de las moléculas asimétricas de la vida, a partir de una mezcla que no contenía sustancias quirales. Esta es la primera vez que un experimento explica el origen de esta asimetría, demostrándolo mediante la reproducción de una síntesis completamente natural.

Este resultado refuerza la hipótesis de que el origen de la homoquiralidad es prebiótica y cósmica, es decir, genuinamente interestelar. En este escenario, la entrega de materia orgánica extraterrestre conteniendo un exceso enantiomérico, sintetizado por un proceso de astrofísica asimétrica (en este caso, la radiación UV CPL), viene a ser la causa de la susodicha asimetría de las moléculas de vida de la Tierra.

Este material puede incluso, haberse formado fuera del sistema solar. Y por último, la nebulosa solar pudo a su vez, haberse formado en las regiones de formación estelar masiva. En tales regiones, se ha observado que la radiación infrarroja circula polarizada en el mismo sentido. Estos hallazgos implican la elección de un único enantiómero por las moléculas de vida observada en la Tierra, y que no es el resultado de la casualidad, sino de un mecanismo físico determinista.

  • - Referencia: AlphaGalileo.org, 7 de enero 2011
  • - Imagen: El haz de luz ultravioleta circularmente polarizado (UV-CPL) del delineador de luz DESIRS en las instalaciones de sincrotrón SOLEIL, muestra como pasa a través de un filtro de gas lleno de xenón. Crédito: Thomas Lannes.
  • - CNRS (Délégation Paris Michel-Ange).
  • - Fuente: Información bibliográfica: Non-racemic amino acid production by ultraviolet irradiation of achiral interstellar ice analogs with circularly polarized light. Pierre de Marcellus, Cornelia Meinert, Michel Nuevo, Jean-Jacques Filippi, Grégoire Danger, Dominique Deboffle, Laurent Nahon, Louis Le Sergeant d'Hendecourt, and Uwe J. Meierhenrich. The Astrophysical Journal Letters.
- Notas:
(1) 2003 Medalla de Plata CNRS .
(2) En la década de 1980, Luis de Hendecourt desarrollado una técnica para generar hielos análogos interestelares en el laboratorio.
(3) La nebulosa de Orión produce una luz polarizada circularmente a niveles de un 17% en el infrarrojo. Se calcula que también irradia ultravioleta, una radiación capaz de romper los enlaces covalentes (fuerte) entre los átomos de las moléculas de hielo.

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