Quiralidad y El Origen de la Vida

Quiralidad y El Origen de la Vida

La quiralidad fue descubierta por Louis Pasteur hace 150 años. Él descubrió que la cristalización de tartrato amónico de sodio, se formaban dos pequeños cristales que su estructura era el reflejo de la otra; también interpretó correctamente al representarlo como una asimetría subyacente en las moléculas, que podían existir en una forma lateral de izquierda y derecha. En las investigaciones más profundas de Pasteur se revela que esta asimetría molecular únicamente se puede encontrar en los productos de los seres vivos.

En descubrimientos posteriores se confirmó la teoría de Pasteur en la naturaleza tetravalente del carbón se encontró asimetría en cualquier caso donde se encontrará unido a cuatro grupos diferentes. A pesar que muchas moléculas orgánicas son quirales, cuando son producidas por seres vivos solo se pueden encontrar  en forma homoquiral (lateralidad). Especialmente las proteínas, compuestas de aminoácidos, se encuentran con una lateralidad izquierda o configuración L; mientras que los azúcares están con una lateralidad derecha o configuración R. Las reacciones químicas dependen de la quiralidad porque las enzimas proveen un sitio donde las moléculas encajan; es decir, sólo las que poseen la estructura adecuada pueden participar en las reacciones catalizadas por las ellas.

Las bacterias, a pesar de ser el organismo más simple, muestran un alto grado de complejidad en sus procesos químicos. Esta complejidad es casualidad y está involucrada con la evolución de sistemas más sencillos, que no tenían la capacidad de replicarse. El modelo RNA trata acerca de simples genes de RNA en un ambiente que les permite duplicarse. Evolucionar a sistemas de genes donde cooperaban entre sí para sintetizar una proteína que les permita replicarse con más exactitud. En experimentos realizados en el RNA se puede observar que únicamente utiliza nucleótidos homoquirales, si se encuentra con heteroquirales la replicación es inhibida.

Hasta la década de 1950 se pensaba que todas las leyes físicas no variaban bajo el espacio inversión. Una asimetría de las leyes de la física se encontró en 1956 por lo que se rechazaba que participan directamente en la determinación de la estructura química. Sin embargo en el modelo de Weinberg y Salam, se agregó interacción corriente de neutro, que introdujo una ligera asimetría en las fuerzas de la determinación de la estructuras de las moléculas. Esta asimetría da lugar a una diferencia de energía entre L y D en formas de aminoácidos que podrían conducir a un exceso de L.

Según el trabajo de Miller y Urey en la década de 1950, la materia orgánica prebiótica era producida localmente en la Tierra. En el mismo tiempo se ha encontrado que muchos moles de materia orgánica están presentes en las nubes interestelares y podrían ser llevados a la Tierra por cometas y meteoritos durante la fase de intenso bombardeo en la Tierra hace cientos de millones de años. Al descubrirse un exceso de L-aminoácidos en el meteorito Murchison, la teoría fue apoyada. Aunque a su vez fue puesta en duda, porque se discutía que el meteorito se había contaminado con materia orgánica terrestre. Para evitar esto, Cronin y Pizzarello estudiaron ácido 2-amino-2,3-dimetilpentanoico presente en el meteorito Murchison, pero no se sabía si existe en la materia terrestre. Comprobaron que la molécula tenía excesos de L-aminoácidos y se encontraron enantiómeros de 7 y 9% para el dos pares de enantiómeros (esta molécula tiene dos centros quirales y por lo tanto de cuatro estereoisómeros). Desde la edad del meteorito es de 4,5 mil millones de años, estas mediciones proporcionan la evidencia convincente de un proceso asimétrico operativo antes el origen de la vida.

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