Homoquiralidad en sistemas vivos

¿Os imagináis a Shepard saliendo con Tali o con Garrus? Paseando de la mano por Ronnoch, matando algunos Geth bien acompañado, o acurrucados juntitos mientras ven Palaven desde Menae…ays, todo sería precioso. Salvo una pequeña cosa. La hora de comer. (Pensabais que iba a ser durante las sesiones de sexo inter-especie, ¿verdad?) ¿Queréis saber por qué?

Una de las macromoléculas que podemos encontrar en los alimentos son las proteínas. Éstas están formadas por aminoácidos unidos, formando largas cadenas.

Estructura primaria de una proteína. Formada por aminoácidos unidos por enlaces peptídicos [1].

Los aminoácidos son moléculas formadas por un átomo de carbono unido a un grupo amino, a un grupo carboxilo, a un hidrógeno y a una cadena lateral (R). La cadena lateral es lo que diferencia a unos aminoácidos de otros.

Estructura general de un aminoácido. Un carbono central unido a cuatro grupos distintos: un carboxilo, un amino, un hidrógeno una cadena lateral (R) [2].

A este carbono, unido a cuatro elementos diferentes, se le denomina carbono asimétrico. Esto se debe a que los grupos que se unen al carbono pueden dar lugar a dos formas distintas de la misma molécula, ya que carece de un plano de simetría.

Pensad en nuestro aminoácido de ejemplo mirándose al espejo. En ambos casos el carbono está unido a los mismos grupos, pero no es igual. Podéis mirar vuestras manos para entenderlo mejor. Tu mano izquierda es una imagen especular de tu mano derecha; es decir, es como si la pusieras delante de un espejo. Por mucho que se parezcan tus dos manos, no son iguales, y una prueba de ello es que no vas a poder superponerlas. Las moléculas que presentan esta característica se denominan moléculas quirales.

Ejemplo de isómeros ópticos [1].

De esta forma, nos encontramos que hay L-aminoácidos y D-aminoácidos, siendo unos la imagen especular de los otros. L de levo (izquierda) y D de dextro (derecha).

Lo curioso es que todas las proteínas de todos los seres vivos de nuestro planeta están formadas por L-aminoácidos. Salvo alguna pequeña excepción, como es la mureína que forma parte de la pared bacteriana, que presenta dos D-aminoácidos.

¿A qué puede deberse esta homoquiralidad? ¿Por qué sólo L-aminoácidos? No se sabe.

Por supuesto, el número de investigaciones sobre el tema es muy amplio, pero aún no se ha conseguido dar una explicación que convenza a todo el mundo.

Cuando se sintetizan aminoácidos en el laboratorio se obtienen mezclas racémicas, es decir, un 50% de los aminoácidos obtenidos son L-aminoácidos, y el otro 50% son D-aminoácidos. Imaginemos que la sopa primigenia tuviese esta proporción de aminoácidos. ¿Cómo se podría romper esa homogeneidad?

Existen algunas propuestas. Seguro que en alguna ocasión habéis hecho cristales de sal. Sí, lo de poner en una bandeja o en un plato agua son mucha sal. El agua se evapora poco a poco, y la sal tiende a cristalizar. Algo muy parecido ocurre con los aminoácidos. Y en algunos casos, si en esa disolución ya hay cristales de aminoácidos de un tipo, D o L, se tenderán a formar cristales de ese mismo tipo.

A lo mejor, por alguna circunstancia, comenzaron a cristalizar determinados L-aminoácidos, favoreciendo la formación de más L-aminoácidos. Esto pudo deberse simplemente al azar. Ya… a mí lo de decir “se debe al azar” y dejarlo ahí tampoco me consuela mucho.

Otros estudios han demostrado que, si en una solución hay un exceso de un determinado tipo de aminoácido (D o L) respecto al otro, al cabo de cierto tiempo la dominancia del mayoritario al principio es completa.

Soluciones con un exceso inicial de un 5% de D/L-aminoácido. A las 8 horas se obtiene una dominancia total de D/L-aminoácido [2].

Pero ahora se nos presenta una nueva pregunta. ¿Qué produjo el exceso inicial de un determinado tipo de aminoácido?

Según la NASA, podría deberse a aminoácidos traídos por meteoritos. La presencia de aminoácidos en meteoritos se conoce desde mediados del siglo pasado, pero hace unos meses salió un estudio en el que se muestra la preponderancia de los L-aminoácidos. Creen que puede deberse a la exposición a radiación polarizada presente en la nebulosa solar que dio lugar a nuestro sistema [3].

Sea como sea, esto no explica completamente por qué los sistemas vivos usan sólo una de las formas ni cómo se propaga esta homoquiralidad.

Al parecer, proteínas creadas con D-aminoácidos sí son funcionales. Pero cuando se usan tanto L como D-aminoácidos la cosa no funciona.

Por ello, se cree que pueden existir organismos formados por D-aminoácidos, como sería el caso de los Turianos y los Quarianos. El resto de especies inteligentes de la galaxia estarían formadas por L-aminoácidos, como nosotros y las Asari.

Volvamos a la escena romántica del principio, con Shepard comiendo con Tali o Garrus. El comandante ha preparado un rico cordero al horno. La escena: una mesa con velas y flores en lo alto de La Ciudadela. Shepard corta suavemente un trocito de carne, y lo deposita sensualmente en la boca de su amada/o, que lo mastica disfrutando de la textura y el sabor (sí, debería dedicarme a los relatos erótico-intergalácticos, porque lo que es la ciencia…). Los L-aminoácidos que forman las proteínas del cordero saldrán como han entrado, sin servir de alimento.

Esto se debe a que las enzimas distinguen entre L y D-aminoácidos. Imaginad que vuestra mano izquierda es el L-aminoácido. Si sois Turianos o Quarianos, ¡vuestro cuerpo sólo dispone de guantes para la mano derecha! Nunca podréis metabolizar ese aminoácido.

Lo normal es que ese aminoácido extraño se vaya sin que ocurra nada. Pero hay ejemplos muy tristes de lo que puede pasar si no se tiene cuidado con las moléculas quirales.

En los años sesenta se popularizó el uso de la Talidomida, un fármaco que se tomaba para evitar los vómitos durante el embarazo. Sin embargo, comenzaron a nacer niños con las extremidades muy cortas y rápidamente se asoció a la toma de este compuesto. Al analizar detalladamente el compuesto, comprobaron que no había una sola Talidomida, sino que había dos, una era imagen especular de la otra. Una con el efecto buscado, y otra que producía las malformaciones. El resultado, más de 10.000 personas afectadas.

Estructura de los dos tipos de Talidomida. Tomada de http://lawrencekok.blogspot.com.es

Para terminar, decir que en Bioware se han currado mucho el universo que han creado, y que son estos detalles los que les hacen estar un paso por delante de la competencia.

Nosotros creemos que sí es posible que existan especies que sólo utilicen D-aminoácidos, como los Turianos y los Quarianos, pero que tal vez tiendan a juntarse más entre ellos que con las especies con L-aminoácidos.