Mira tus manos: tienen la misma cantidad de dedos, pero una no puede superponerse perfectamente sobre la otra. Son imágenes especulares. Algo parecido sucede a una escala infinitamente más pequeña, dentro de las moléculas que forman nuestro organismo.
Muchas sustancias químicas existen en dos versiones que parecen idénticas, pero que en realidad tienen una diferencia fundamental: una es la imagen reflejada de la otra. La química las denomina enantiómeros y esta propiedad recibe el nombre de quiralidad, un concepto que puede parecer abstracto hasta que se observa su enorme impacto en la vida cotidiana.
La biología, además, parece haber tomado una decisión muy concreta. Los aminoácidos que construyen nuestras proteínas pertenecen mayoritariamente a una de esas dos versiones, mientras que los azúcares presentes en el ADN tienen la orientación opuesta. Los medicamentos también pueden comportarse de manera muy diferente dependiendo de cuál de las dos formas llegue al organismo.
Ese extraño desequilibrio está relacionado con el trabajo reconocido este año por el Nobel de Química. Henri B. Kagan y Kenso Soai fueron distinguidos por sus aportes al conocimiento de los efectos no lineales y la autocatálisis en la síntesis orgánica asimétrica. Detrás de un nombre técnico se esconde una idea sorprendente: ciertas reacciones químicas pueden favorecer una de las dos “manos” de una molécula hasta hacer que termine dominando casi por completo.
Cuando una molécula tiene una mano
La química orgánica estudia principalmente los compuestos basados en carbono, un elemento especialmente versátil porque puede establecer enlaces con otros cuatro átomos. Cuando esos cuatro grupos son diferentes, pueden organizarse de dos maneras que son imágenes especulares entre sí.
Las dos estructuras contienen exactamente los mismos átomos y mantienen los mismos enlaces, pero no son intercambiables. Es como intentar colocar una mano derecha dentro de un guante diseñado para la izquierda. Esta característica es la que define la quiralidad, término procedente precisamente de la palabra griega relacionada con “mano”.
El detalle adquiere una importancia enorme cuando esas moléculas entran en contacto con un organismo. Las proteínas y los receptores celulares también poseen estructuras tridimensionales específicas. Por eso, una determinada versión de una molécula puede encajar perfectamente en un receptor mientras que su imagen especular no lo hace.
La diferencia puede ser tan evidente que incluso afecta a los olores. La carvona, por ejemplo, presenta dos formas quirales que nuestro sistema olfativo interpreta de manera diferente: una está asociada al aroma de la hierbabuena y la otra al de la alcaravea.
En farmacología, las consecuencias pueden ser todavía mayores. Un enantiómero puede producir el efecto terapéutico buscado mientras que el otro puede tener una actividad distinta, ser prácticamente inactivo o provocar efectos perjudiciales. La historia de la talidomida es uno de los ejemplos más conocidos de los riesgos asociados a la estereoquímica de los medicamentos.
Por eso, conseguir que una reacción produzca preferentemente una única versión de una molécula no es simplemente una cuestión de precisión química. Puede ser decisivo para desarrollar tratamientos más controlados y eficientes.
El efecto que cambia las reglas de la reacción
Uno de los grandes problemas de la química consiste precisamente en lograr esa selectividad. Cuando una reacción puede generar las dos versiones de una molécula, el resultado habitual puede ser una mezcla. Separarlas posteriormente no siempre es sencillo, económico o eficiente.
El trabajo de Henri Kagan permitió comprender un comportamiento inesperado en determinados sistemas catalíticos. Algunos catalizadores pueden formar estructuras diferentes dependiendo de cómo se combinen sus componentes quirales. Y esas combinaciones no necesariamente funcionan todas con la misma eficacia.
Cuando las formas diestra y zurda se encuentran en determinadas proporciones, pueden generarse asociaciones menos activas. Mientras tanto, la versión mayoritaria puede formar estructuras catalíticamente más eficientes. El sistema termina amplificando una pequeña diferencia inicial.
Ahí aparece uno de los conceptos centrales reconocidos por el Nobel: los llamados efectos no lineales. En una relación convencional, aumentar el doble la cantidad de un componente produciría aproximadamente el doble de efecto. En estos sistemas, en cambio, un pequeño incremento en la proporción de una determinada forma quiral puede provocar un aumento mucho mayor en la proporción de esa misma orientación en el producto final.
La química deja así de comportarse como una simple suma de cantidades. Una diferencia inicial aparentemente pequeña puede terminar magnificándose durante la reacción.
Esta propiedad tiene aplicaciones directas en la síntesis asimétrica, una rama fundamental para fabricar moléculas complejas con una orientación concreta. La industria farmacéutica utiliza este tipo de estrategias para obtener compuestos con mayor control sobre su estructura.
Una pista para entender el origen de la vida
El alcance del fenómeno va incluso más allá de los medicamentos. La preferencia de la vida por determinadas formas quirales plantea una pregunta que los científicos llevan décadas intentando responder: ¿por qué la biología terminó utilizando una orientación molecular y no la otra?
En principio, las dos versiones especulares pueden ser químicamente equivalentes en muchos entornos. Sin embargo, la vida terrestre presenta una marcada asimetría. Las proteínas utilizan aminoácidos de una orientación, mientras que los azúcares del ADN y ARN pertenecen a la orientación opuesta.
Los procesos estudiados por Kagan y Soai ayudan a comprender cómo una pequeña diferencia inicial puede amplificarse hasta convertirse en una preferencia dominante. Eso no significa que el trabajo haya resuelto por sí solo el origen de la vida, pero sí aporta herramientas conceptuales para estudiar cómo una población molecular inicialmente equilibrada podría terminar mostrando una fuerte asimetría.
Y ahí reside una de las partes más fascinantes de este Nobel. Una propiedad que parece tan pequeña como la diferencia entre una molécula “diestra” y otra “zurda” conecta tres mundos aparentemente separados: la fabricación de medicamentos, el funcionamiento de la química moderna y uno de los mayores enigmas científicos.
La vida, al menos en nuestro planeta, parece haber elegido una dirección. Comprender cómo pudo surgir esa elección podría revelar mucho más que una peculiaridad de las moléculas: podría acercarnos a entender cómo la química comenzó a adquirir las características que finalmente hicieron posible la biología.
[Fuente: La Razón]
