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Quilo de Ciencia

El quilo, con “q” es el líquido formado en el duodeno (intestino delgado) por bilis, jugo pancreático y lípidos emulsionados resultado de la digestión de los alimentos ingeridos. En el podcast Quilo de Ciencia, realizado por el profesor Jorge Laborda, intentamos “digerir” para el oyente los kilos de ciencia que se generan cada semana y que se publican en las revistas especializadas de mayor impacto científico. Los temas son, por consiguiente variados, pero esperamos que siempre resulten interesantes, amenos, y, en todo caso, nunca indigestos.

Remolinos de vida

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En el artículo anterior hablaba del misterio de la diferencia entre bacterias y arqueas en el empleo de las moléculas de glicerol, que son quirales. Recordemos que las moléculas quirales (del griego kheir, mano) son idénticas químicamente, es decir, están compuestas por los mismos átomos, pero son imágenes especulares la una de la otra. El misterio del glicerol quiral es, en realidad, una forma concreta del misterio más general de por qué los seres vivos utilizan solo una de las dos clases de moléculas quirales, que se denominan con las letras D (dextro, derecha) y L (levo, izquierda). Aunque las moléculas D y L se forman en cantidades iguales en las reacciones químicas, los azúcares suelen ser, con muy escasas excepciones, todos de la serie D, mientras que los aminoácidos que forman las proteínas son, también con muy escasas excepciones, de la clase L. ¿Por qué? ¿Qué fenómenos físicos y químicos condujeron a la selección de una de las formas quirales para las moléculas de la vida? ¿Cómo la vida seleccionó solo una de las formas de esa mezcla equilibrada entre las clases D y L?

Hasta el momento, contábamos con interesantes ideas, pero muy escasas pruebas para resolver este misterio. Una de las pruebas recientes, no obstante, la constituye el descubrimiento de que las moléculas de hidratos de carbono detectadas en asteroides y cuerpos del sistema solar son preferentemente de la forma D, es decir, coinciden con la forma quiral que emplean los organismos vivos. Si la vida deriva de la llegada de esas moléculas a la Tierra, tras colisiones con asteroides y cometas, y su subsiguiente evolución, esto podría explicar la preferencia quiral por la vida de al menos los hidratos de carbono, aunque todavía quedaría por explicar por qué esas moléculas creadas en el espacio poseen un desequilibrio quiral, así como la preferencia quiral de aminoácidos L y otras moléculas de los seres vivos.

Una de las ideas que se habían propuesto para intentar explicar la preferencia quiral de las grandes moléculas de la vida era que reacciones químicas de agregación, que consiguen la unión de unos aminoácidos con otros, sucedidas en flujos arremolinados a derechas o a izquierdas conducían a la selección de solo una de las moléculas quirales de una mezcla en equilibrio de las dos formas D y L. Estos flujos arremolinados se forman en los desagües de nuestras casas, por ejemplo. Según esta hipótesis, el flujo arremolinado en una u otra dirección influiría en la posición espacial de las moléculas quirales en ese flujo y conduciría a la selección preferente de una u otra forma quiral de las moléculas para generar el agregado molecular final, de modo que este estaría formado solo por una de las formas de las moléculas de la mezcla inicial, la D o la L.

Hoy, se cree que el origen de la vida tuvo lugar en fuentes hidrotermales. Estas son como geiseres o fumarolas en el fondo oceánico que expulsan agua muy caliente, de origen geotérmico. El agua expulsada contiene minerales disueltos que se solidifican a medida que entran en contacto con el agua fría del océano y generan de este modo estructuras sólidas, como chimeneas, que pueden alcanzar varios metros de altura. Estas estructuras minerales son muy porosas, parecidas a la piedra pómez.

Hace unos años, se publicó que los poros de las chimeneas hidrotermales eran capaces de concentrar en su interior a las moléculas, y posibilitar así la progresión de reacciones químicas a velocidades suficientes como para generar precursores de las moléculas vivas). Ahora, un grupo de investigadores de la Academia de Ciencias China propone que el flujo de agua caliente emitido por las fuentes hidrotermales, al introducirse por esos poros, crea también rápidos microrremolinos que giran en una dirección o en la otra. Los investigadores han ideado un dispositivo que contiene microrrecintos donde el flujo crea remolinos en una u otra dirección. El análisis de los agregados que se formaron indicó que, en efecto, habían adquirido quiralidad de acuerdo con la dirección del microrremolino que se había formado.

Serán necesarios, no obstante, estudios adicionales para demonstrar que esto fue lo que sucedió, pero, aunque estamos aún lejos, poco a poco vamos acercándonos al objetivo de comprender lo que pudo suceder en el origen de la vida.

Referencias:

Jiashu Sun (2018). Control over the emerging chirality in supramolecular gels and solutions by chiral microvortices in milliseconds. Nature communications, 9:2599 | DOI: 10.1038/s41467-018-05017-7.

El origen de la vida a través del Espejo.

Concentrémonos en la vida

Más información en el Blog de Jorge Laborda.

Obras de divulgación de Jorge Laborda

Quilo de Ciencia Volumen I. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen II. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen III. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen IV. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen V. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen VI. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen VII. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen VIII. Jorge Laborda

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