Astronomía

La vida solo existe de este lado del espejo

Si dos objetos son idénticos salvo por ser imágenes frente al espejo que no se pueden superponer ¿por qué la naturaleza, la física fundamental y la vida, elegirían uno en lugar del otro?

Dos trabajadores transportan un espejo en el que se refleja la Santa Capilla de París el pasado 5 de mayo.
Dos trabajadores transportan un espejo en el que se refleja la Santa Capilla de París el pasado 5 de mayo.Thibault Camus / AP

Basándose en la observación de 124 besos que tuvieron como escenario lugares públicos como parques y estaciones de tren en EE UU, Alemania y Turquía, el neurocientífico Onur Güntürkün determinó en 2003 que los humanos besamos girando la cabeza hacia la derecha. Este tipo de comportamiento se denomina asimetría conductual y se observa ya en las últimas semanas de gestación humana. La naturaleza, el mundo microscópico y la física están plagados de ejemplos que muestran este tipo de predilecciones. Una de las más fascinantes es la preferencia que tienen las moléculas de la vida por un tipo de moléculas llamadas quirales y en particular por aquellas que tienen una cierta simetría.

Aunque no seamos conscientes tratamos con la quiralidad a escala macroscópica cada día al ponernos los zapatos. Es una propiedad que tienen por ejemplo nuestras manos. Fijémonos en ellas por un momento, son iguales vistas desde arriba, ambas tienen cinco dedos (los mismos componentes) pero no podemos meter la mano derecha en un guante izquierdo. Tampoco podemos colocar una mano encima de la otra, solo enfrentadas son iguales, aunque tienen imágenes idénticas frente a un espejo no podemos superponerlas. Esta propiedad es la que se conoce como quiralidad y está presente desde la física de las partículas elementales a la química de la vida.

La vida tal y como la conocemos aquí en la Tierra es un sistema químico capaz de evolucionar y autorreplicarse con ingredientes básicos que son las moléculas orgánicas

La vida tal y como la conocemos aquí en la Tierra es un sistema químico capaz de evolucionar y autorreplicarse con ingredientes básicos que son las moléculas orgánicas. Estas moléculas son a menudo quirales, como las orejas o los pies, y aunque tengan idéntica composición química son diferentes en propiedades de simetría, son diestras (D o dextrógiras) y zurdas (L o levógiras). En ausencia de vida, las reacciones químicas que producen aminoácidos (esas moléculas orgánicas que participan prácticamente en todos los procesos biológicos) generan un número idéntico de ambas formas (digamos manos derechas y manos izquierdas, el mismo ejemplo sirve con las orejas). Las proteínas se construyen a partir de 20 aminoácidos, 19 de ellos son quirales (la glicina es la excepción). Pues bien, lo fascinante es que la vida en la Tierra solo utiliza la forma zurda —L— de los aminoácidos para producir proteínas. La vida se comporta como un zapato, no le vale cualquier pie.

Podríamos pensar que esta preferencia de la vida es pura casualidad, pero cuando se analiza la composición química de objetos extraterrestres, hablamos, por supuesto, de meteoritos ricos en material orgánico como el meteorito de Murchinson, se encuentra que son mucho más abundantes en aminoácidos-L. Si tenemos en cuenta que pensamos que gran parte del material orgánico necesario para la vida tuvo que llegar a la Tierra en forma de impactos de cometas y meteoritos desde las zonas más externas del Sistema Solar, entonces tiene sentido que la vida utilice la forma más abundante para construirse. Pero de momento solo hemos trasladado la pregunta desde la Tierra al espacio exterior, ¿por qué es más abundante en el espacio una forma que la otra?

Esa parte no la tenemos clara. Una posibilidad es que tenga que ver con la producción de material orgánico en el medio interestelar allí donde se forman las estrellas. Otra explicación involucra el crecimiento de moléculas en la superficie de ciertos minerales como la magnetita. Las regiones de formación de estrellas (y planetas, porque se construyen a la vez), a menudo están bañadas por cantidades ingentes de luz ultravioleta; el ejemplo más cercano lo tenemos en el cinturón de Orión. El modo que esta luz es absorbida por la materia provoca que se destruyan más fácilmente una forma de aminoácidos que el otro. De este modo tendríamos que la luz en las regiones donde nacen las estrellas estaría generando un exceso de unas moléculas frente a otras. La vida entonces, a partir de ahí, utilizaría lo que es más abundante para construirse.

La quiralidad permea muchas áreas de la ciencia moderna y es especialmente importante en la física de partículas fundamentales y el proceso que se conoce como violación de paridad

Pero este tipo de preferencia por determinado tipo de simetría no se restringe a los besos y los aminoácidos. La quiralidad permea muchas áreas de la ciencia moderna y es especialmente importante en la física de partículas fundamentales y el proceso que se conoce como violación de paridad. La paridad en un sistema de partículas que interactúan significa reemplazar ese sistema con su imagen especular. Es una operación de inversión espacial que tiene el efecto de cambiar partículas zurdas a diestras y viceversa. El decaimiento beta en los núcleos atómicos (fuerza nuclear débil) no sigue, se dice que viola el principio de paridad, en contraste con otras fuerzas físicas fundamentales como son la gravedad y el electromagnetismo. Este proceso no ocurre con la misma probabilidad que su imagen en el espejo. Como consecuencia de ello se observa que las partículas beta emitidas por núcleos radiactivos son intrínsecamente asimétricas: los electrones zurdos se forman preferentemente en relación con los electrones “diestros”. La quiralidad existe en el ámbito de partículas elementales.

En ingeniería se adopta casi universalmente que todos los tornillos se enrosquen en la misma dirección. Al menos en la Tierra, la vida se comporta del mismo modo con sus moléculas, su sine qua non parece ser su predilección por las moléculas de este lado del espejo.

Eva Villaver es investigadora del Centro de Astrobiología, dependiente del Consejo Superior de Investigaciones Científicas y del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (CAB/CSIC-INTA).

Vacío Cósmico es una sección en la que se presenta nuestro conocimiento sobre el universo de una forma cualitativa y cuantitativa. Se pretende explicar la importancia de entender el cosmos no solo desde el punto de vista científico sino también filosófico, social y económico. El nombre “vacío cósmico” hace referencia al hecho de que el universo es y está, en su mayor parte, vacío, con menos de 1 átomo por metro cúbico, a pesar de que en nuestro entorno, paradójicamente, hay quintillones de átomos por metro cúbico, lo que invita a una reflexión sobre nuestra existencia y la presencia de vida en el universo. La sección la integran Pablo G. Pérez González, investigador del Centro de Astrobiología; Patricia Sánchez Blázquez, profesora titular en la Universidad Complutense de Madrid (UCM); y Eva Villaver, investigadora del Centro de Astrobiología.

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