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martes, febrero 7, 2023

Los cristales revelan pistas sobre el origen de la vida

Según ha explicado en declaraciones a DiCYT, dos moléculas son quirales cuando tienen la misma forma pero la distribución espacial de sus átomos es opuesta, de la misma forma que lo son la mano izquierda y la mano derecha, de manera que algunas propiedades físicas y químicas son diferentes entre ambas. Se trata de isómeros (porque tienen la misma composición química y distintas propiedades físicas) llamados especulares, ya que una es la imagen en el espejo de la otra. Los aminoácidos son los componentes fundamentales de las proteínas y, por tanto, de la vida y constituirían la mano izquierda, mientras que los azúcares serían la mano derecha. Cristóbal Viedma bromea diciendo que los aminoácidos son de izquierdas y hacen el trabajo, mientras que quienes lo organizan son de derechas, ya que los aminoácidos sintetizan las proteínas y los azúcares tienen una función estructural.

«Los aminoácidos de los que estamos hechos son de izquierdas», afirma, es decir, «son moléculas quirales que constituyen la mano izquierda, mientras que los azúcares son la mano derecha», dice Cristóbal Viedma. «El problema es que tanto el aminoácido como el azúcar termodinámicamente son iguales, así que cuando las sintetizamos aparecen en igual proporción, un 50% de cada una. El hecho de que la vida se construya sólo a partir de una de las dos posibilidades que tiene (los aminoácidos), es decir, a partir de una de las dos manos, es un misterio», explica el científico.

La Ciencia se pregunta qué pasó en el origen de la vida para que entrara sólo la mano izquierda y no la derecha. Además, si hay vida en otros lugares del Universo, ¿puede que esté hecha con la mano opuesta o se trata de una regla inexorable por la cual la única mano que puede dar lugar a la vida es siempre la misma? «Hay un montón de preguntas acerca de las condiciones en las que se generó la vida», declara el investigador, «y si somos capaces de responder por qué la vida tiene la quiralidad que tiene, seremos capaces de decir en qué condiciones se formó la vida».

Cristales «de izquierdas y de derechas»

En realidad, Cristóbal Viedma es geólogo, pero habla de cuestiones tan primarias acerca del origen de la vida porque estudiando las propiedades de los cristales ha encontrado un modelo que tiene explicaciones para fenómenos parecidos. «Igual que en el caso del aminoácido y el azúcar, hay cristales de izquierdas y de derechas y en mi investigación he descubierto que cuando los pones juntos se produce un fenómeno nuevo (que los científicos internacionales han llamado Viedma ripening) que hace imposible que ambos cristales convivan, uno de ellos se come al otro, uno desaparece y el otro engorda», explica.

Este fenómeno es muy evocador, asegura, porque posiblemente en el origen de la vida hubo procesos en los que estaban implicados los aminoácidos y los azúcares y una molécula se impuso a la otra de alguna forma. «Estudiar el mecanismo que yo he descubierto por el cual un cristal se impone al otro es muy interesante, porque esos mecanismos pueden ser universales y ocurrir en otros procesos más básicos, por eso tiene interés en el problema de la quiralidad», agrega.

¿Cómo ocurre este fenómeno en los cristales? «Tenemos una interpretación primaria, pero no una definitiva, no sabemos lo que pasa y eso es lo fascinante: es un proceso nuevo, singular e interesante y no tenemos una explicación», apunta.

Historia de un descubrimiento

El hallazgo se produjo por casualidad, ya que el equipo de investigación de Viedma buscaba otra cosa: saber qué pasaba cuando dos poblaciones de cristales quirales, de izquierdas y derechas, están juntas. En este sentido, el fenómeno Ostwald ripening describe cómo la solubilidad de un cristal depende del tamaño, de manera que un cristal más gordo que otro es menos soluble, con lo cual se alimenta del más delgado, es decir, el pequeño desaparece y el grande crece. «Yo intentaba averiguar si se produce un fenómeno similar apelando a algo más complicado, la rotura de la paridad a nivel atómico, en el cual un cristal de izquierdas y uno de derechas tienen una ligera diferencia en la energía libre», comenta, aunque se trataría de un fenómeno insignificante. «Puse dos poblaciones juntas y vi que una de ellas desaparecía y la otra crecía a su costa, pero este hecho no estaba basado en el fenómeno que yo buscaba, que debía durar años, ya que ocurría en sólo unas horas», relata. Después, «me di cuenta de que esto sólo pasaba en algunos sistemas y vi que el truco estaba en que yo ponía agitadores diferentes en cada uno de ellos. Uno de los agitadores trituraba los cristales y así creaba cristales más grandes y más pequeños, con lo cual los pequeños desaparecían, de acuerdo con el fenómeno Ostwald ripening. Sin embargo, esto sólo era una primera interpretación y en realidad, lo que estaba pasando es que «se disolvían los cristales de una mano y crecían los de la otra». Así que «todavía no tenemos explicación».

Después de publicar esta investigación en Physical Review Letter y en Journal of the American Chemical Society, el impacto en la comunidad científica internacional fue enorme y durante meses su artículo fue el más citado por los físicos que se informaron en la primera de estas revistas. Sin embargo, la aplicación práctica de este descubrimiento en el campo de la Farmacología es lo más relevante. «Si somos capaces de que una mano desaparezca y la otra se quede, estamos cumpliendo el sueño de las empresas farmacéuticas, porque todos los medicamentos deben tener una sola», comenta. Para explicarlo, el ejemplo paradigmático es de la Talidomida, medicamento usado en la década de 1960 para reducir las náuseas en el embarazo y que causó deformaciones en los fetos. Para las náuseas funcionaba gracias a la acción de uno de los isómeros, es decir, de una de las manos, mientras que la otra era la responsable de los daños en el feto. En la actualidad, para la industria farmacéutica ya es una exigencia que todos los fármacos sean “de una mano”.

Patente holandesa

Sin embargo, «yo he creado un método nuevo mediante el cual al poner juntas las dos manos, una de ellas se alimenta de la otra y una industria farmacéutica holandesa lo ha patentado al crear una máquina simple en la que se mete el producto por un lado y se saca por el otro ya compuesto de una sola mano». Esto supone un gran éxito que ya está permitiendo bajar el precio de algunos fármacos.

Viedma lamenta que el descubrimiento se haya realizado en España y la patente sea extranjera. «La capacidad de patentar cosas y ver el interés tecnológico no está en España, no hay tejido industrial que aproveche la ciencia básica que se genera en España y la industria no tiene interés en fomentar la investigación, sólo paga las patentes y las usa, es una lacra que tenemos», asegura. Esto se debe a que falta cultura científica y sobre todo falta visión económica: «no se dan cuenta de lo importante que es generar sus propias patentes y venderlas», un problema de las empresas y de los gobernantes, que, en su opinión, no están cambiando la situación.

Por menos de dos euros

Sin embargo, hay un aspecto positivo y esperanzador que ha querido transmitir en su conferencia de hoy (que ha titulado El misterio de los cristales de izquierdas que se comen a los de derechas: implicaciones en el origen de la vida y en la industria farmacéutica) a los estudiantes de la Facultad de Ciencias: el experimento que ha dado lugar al importante descubrimiento de Viedma vale menos de dos euros. «En un mundo en el que los experimentos valen millones de dólares, en el que tenemos máquinas sofisticadas, con un bagaje tecnológico impresionante, parece que nadie puede hacer investigación sin grandes medios, pero este experimento vale menos de dos euros y se puede hacer con un vaso de agua», afirma y, de hecho, lo realiza a menudo en sus clases de Cristalografía. En esencia, consiste en disolver una sal, agitar la mezcla y mirar por el microscopio. «Podía haber sido hecho en el siglo XVIII o XIX, pero se ha descubierto en el XXI», señala. Por eso, asegura que «en Ciencia quedan por descubrir fenómenos muy básicos cuya investigación no requiere grandes medios, lo cual resulta muy evocador y motivador para los estudiantes».

http://www.dicyt.com/

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