Resuelto el "enigma" de los aminoácidos levógiros

Un nuevo estudio ha encontrado evidencias de que el calor del desierto, un poco de agua y los impactos de los meteoritos pudieron bastar para preparar uno de los primeros requisitos previos para la vida: el predominio de los aminoácidos levógiros, los bloques básicos de casi toda la vida en este planeta.


Las cadenas de aminoácidos forman las proteínas presentes en las personas, las plantas y en todas las otras formas de vida en la Tierra. Hay dos orientaciones de los aminoácidos: a la derecha y a la izquierda, que son cada una con respecto a la otra como el reflejo en un espejo, del mismo modo que sucede con las manos. Esto se conoce como quiralidad. Para que surja la vida, las proteínas deben contener un sólo tipo quiral de aminoácidos, el "zurdo" o el "diestro".


Si se mezcla la quiralidad, las propiedades de una proteína cambian de modo drástico. La vida simplemente no podría funcionar con mezclas aleatorias de esa clase.

Un ribosoma simulado procesando un aminoácido, este último en verde. (Foto: Los Alamos National Laboratory)

Con la excepción de unas pocas bacterias basadas en aminoácidos dextrógiros, los aminoácidos levógiros son los que dominan en la Tierra. Según las conclusiones del nuevo estudio, los aminoácidos llegados a la Tierra por los bombardeos meteoríticos abastecieron el planeta con esas unidades de proteínas levógiras.

Estas "semillas" de aminoácidos se formaron en el espacio interestelar, posiblemente en asteroides. Al comienzo, existieron cantidades iguales de aminoácidos dextrógiros y levógiros. Pero a medida que estas rocas quedaban expuestas a las emisiones procedentes de estrellas de neutrones, sufrieron la destrucción selectiva de una de las formas de aminoácidos. Esas estrellas emiten luz circularmente polarizada: En una dirección, sus rayos se polarizan a la derecha. En la dirección contraria, o sea en un ángulo de 180 grados, la estrella emite la luz polarizada a la izquierda.

Todos los meteoritos que viajan bajo estas condiciones hacia la Tierra reciben un exceso de uno de los dos tipos de rayos polarizados. En experimentos anteriores se confirmó que la luz circularmente polarizada destruye de manera selectiva una forma quiral de aminoácidos sobre la otra. El resultado final es de un cinco a un diez por ciento de exceso de una de las formas. En el caso de los meteoritos llegados a la Tierra, los aminoácidos levógiros.

Hay evidencias de este exceso levógiro en las superficies de meteoritos, caídos en la Tierra en los últimos siglos.

El profesor de química Ronald Breslow (de la Universidad de Columbia) realizó una simulación en la que se reconstruyó lo que debió ocurrir después de un bombardeo con meteoritos, cuando el polvo se asentó y los aminoácidos meteoríticos se mezclaron con la "sopa primordial". Bajo condiciones prebióticas creíbles, como una gama de temperaturas propias de un desierto, y tan sólo un poco de agua, Breslow expuso precursores químicos de los aminoácidos a los aminoácidos encontrados en los meteoritos.

Breslow y Mindy Levine comprobaron que estos aminoácidos cósmicos pudieron transferir directamente su quiralidad a los aminoácidos simples de los organismos vivos. Hasta ahora, el equipo de Breslow es el primero en demostrar que este tipo de transferencia de las características dextrógiras o levógiras es posible bajo estas condiciones. En la Tierra prebiótica, esta transferencia debió dejar un ligero exceso de aminoácidos levógiros.

En otro experimento de la investigación, se simularon los procesos químicos que debieron llevar a la amplificación y al dominio final de los aminoácidos levógiros. Se empezó con un cinco por ciento de exceso de una forma de aminoácido. Con el transcurso del tiempo, el aminoácido en exceso se volvió ubicuo y fue utilizado de manera preferente por los organismos vivientes.

 Los asteroides acuosos pueden explicar por qué la vida es "zurda"

De acuerdo con un nuevo estudio, las rocas saturadas de agua y lanzadas a través del Sistema Solar le dieron a la vida sobre la Tierra una adicción a las proteínas levógiras. La investigación sugiere que el agua de los asteroides amplificó las moléculas de aminoácidos levógiros, haciéndolos dominar sobre sus opuestos dextrógiros.

Curiosamente, casi todos los organismos vivos sobre la Tierra usan aminoácidos levógiros en lugar de sus homólogos dextrógiros. En los '90, los científicos descubrieron que los meteoritos también contenían hasta un 15% más de la versión levógira. Eso sugiere que las rocas espaciales que bombardearon la Tierra temprana predispusieron su química de modo que la vida usara aminoácidos levógiros en lugar de los dextrógiros.

"Los meteoritos habrían sembrado la Tierra con algunos de los compuestos prebióticos como los aminoácidos, que son necesarios para dar comienzo a la vida, y también predispusieron el origen de la vida a la forma de los aminoácidos levógiros", dice Daniel Glavin en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland.

Algunos han sugerido que la luz polarizada de las estrellas destruyó preferentemente a los aminoácidos dextrógiros sobre los asteroides. Pero esto no podía explicar por qué es tan fuerte la tendencia de los meteoritos.

Ahora Glavin y su colega Jason Dworkin han mostrado que el agua amplificó la asimetría.
Estudiaron un aminoácido llamado isovalina en seis meteoritos que mostraban evidencias de antigua exposición al agua líquida durante unos 1.000 a 10.000 años. Cuanto más tiempo el agua permaneció en la roca, más fuerte es su tendencia a la isovalina levógira, descubrió el equipo.

Esto apoya la idea de que una diminuta tendencia levógira inicial, posiblemente debida a la luz polarizada de las estrellas, fue amplificada en los asteroides acuosos con el tiempo. En el agua, las formas levógiras y dextrógiras vienen en pares, formando cristales. Entonces algo -quizá la luz polarizada- destruye más moléculas dextrógiras en el líquido, creando un exceso de levógiras. Este proceso continúa, y deja moléculas levógiras en la solución.

Fuentes:
New Scientist - Watery asteroids may explain why life is 'left-handed'
Phys.org - More asteroids could have made life's ingredients