El agua sigue siendo el líquido más extraño del mundo

Cuando los biólogos hablan de moléculas de la vida, suelen tener en mente el ADN -portador de los genes- y las proteínas. Es fácil pasar por alto la biomolécula más importante de todas, la que proporciona la auténtica matriz en que la vida se desenvuelve: el agua. La molécula de H2O parece sencilla, pero unos investigadores del University College de Londres, han demostrado que todavía hay muchas cosas que se desconocen acerca del papel del agua en la vida. Daniel T.Bowron y sus colegas han presentado su investigación al respecto en la revista Physical Review Letters (9 de noviembre).Es tentador considerar el agua como meramente la trama del rico tapiz de la vida, el lienzo blanco sobre el que están pegadas todas las complejas moléculas de la célula. Pero es mucho más que eso. El agua proporciona el pegamento que mantiene las paredes de las células juntas y que une las moléculas de las proteínas en formas compactas.

Pero es un tipo curioso de pegamento. No es que el agua actúe como un adhesivo pegajoso, sino que al rodear a otras biomoléculas confiere una misteriosa fuerza que permite que algunas de ellas se junten. Así, las moléculas de lípidos con forma de muela que forman las membranas celulares se juntan en una doble capa con sus raíces enfrentadas. Estas raíces están compuestas de grupos hidrofóbicos (no se mezclan con el agua), pero la corona de esas muelas es un grupo de átomos hidrofílicos (se mezclan con el agua). Gracias a esta configuración, las caras exteriores de la membrana son afines al agua y su interior la repele. De igual forma, las moléculas de proteínas con partes solubles e insolubles pueden plegarse y las segundas encierran dentro de una capa a las primeras, ayudando a la proteína a mantener su forma plegada. Es como una fuerza de atracción -fuerza hidrofóbica- entre las partes insolubles de la molécula.

Al menos, ésta es la teoría que aparece en la mayoría de los textos de bioquímica. Pero al mirar más profundamente, la cosa no es tan simple porque, aunque no son muy solubles en agua, pequeñas moléculas de hidrocarburos se disuelven en agua en cierto grado y al hacerlo emiten calor, signo de que el agua y los hidrocarburos tienen afinidad.

En 1945, Henry Frank y M.W. Evans sugirieron una explicación de la fuerza hidrofóbica. Se debe a la extraña naturaleza del agua misma, dijeron. Las moléculas de agua se pegan entre sí mediante uniones relativamente débiles llamadas enlaces de hidrógeno. Un vaso de agua es, en teoría, una red gigantesca y desordenada de moléculas con enlaces de hidrógeno que constantemente se forman y se rompen.

Esta estructura de red hace que el agua sea el líquido más extraño del mundo. Cuando entra en la red una molécula como un hidrocarburo, amenaza con alterar los enlaces de hidrógeno. Frank y Evans sugirieron que, en respuesta, todas las moléculas de agua alrededor del intruso "se dan la vuelta" y se unen con mayor determinación formando una especie de jaula a su alrededor, algo más parecido a un cristal ordenado que a un líquido.

El problema es que imponer orden en un líquido es un proceso poco favorable. Pero si varias de las moléculas intrusas se agrupan, la cantidad total de orden necesario para rodearlas es menor que si están aisladas. De aquí vendría la fantasmagórica fuerza hidrofóbica.

Bowron y sus colegas quisieron comprobar esta idea con una técnica que permite observar la estructura local del agua alrededor de una molécula insoluble: en su caso, un átomo de gas noble criptón, que induce el mismo efecto que un hidrocarburo. Observando cómo rebotan rayos X en las moléculas de agua han visto su disposición. Los científicos partieron del supuesto de que la situación sería similar a la del sólido cristalino denominado hidrato de clatrato, compuesto de celdillas de agua que rodean al huésped de criptón en el que las moléculas de agua están ordenadas. Si fuera cierto, la señal rebotada de rayos X sería muy similar en el clatrato y en el agua líquida. Pero no lo es. El experimento demuestra que las moléculas de agua alrededor del criptón en el líquido están mucho menos ordenadas que en los cristales del hidrato de clatrato, lo que significa que el escenario de Frank y Evans es incorrecto. Es decir, que todavía no sabemos qué es lo que nos mantiene unidos.

Nature News Service.