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Moléculas quirales y la búsqueda
de vida extraterrestre
Alberto González Fairén

Algunas sondas de exploración espacial, como ExoMars o Rosetta, incluyen protocolos experimentales para detectar la presencia de excesos enantioméricos de aminoácidos L en los cuerpos que van a estudiar, ya que tal exceso supuestamente sería indicativo de procesos exobiológicos. Pero, ¿son realmente los aminoácidos L prueba inequívoca de la existencia de actividad biológica?
a cuestión central en la búsqueda de vida fuera de la Tierra es la determinación indiscutible del origen biológico de las muestras analizadas. Para solucionar el problema de la caracterización biológica de materiales extraterrestres, se ha propuesto enfocar la búsqueda de vida en la identificación de estructuras moleculares exclusivas de los seres vivos. En las últimas décadas se han intentado diferentes aproximaciones y metodologías. Una de las más populares es la búsqueda de aminoácidos del tipo L.

Es conocido que los aminoácidos pueden presentarse en la naturaleza en dos formas especulares, D o L (Figura 1), y es igualmente conocido que la homoquiralidad es una característica biológica: la vida de la Tierra utiliza casi exclusivamente aminoácidos del tipo L, y de hecho los seres vivos únicamente sintetizan aminoácidos del tipo L y azúcares del tipo D. Por lo tanto, se ha sugerido que la detección de una sobreabundancia notable de aminoácidos L en muestras extraterrestres constituiría una prueba definitiva de que tales materiales han sido testigos de algún tipo de proceso biológico. Siguiendo este razonamiento, las misiones de la ESA ExoMars (con destino Marte, Figura 2) y Rosetta (con destino al cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, Figura 3) incorporan instrumentos para detectar un exceso de aminoácidos L como indicador de procesos biológicos. Sin embargo, en los últimos años se han planteado serias dudas acerca de esta estrategia, como se detalla a continuación.
Aminoácidos D y L
Figura 1: Representación gráfica de aminoácidos D y L. (Bioibérica)
El rover ExoMars
Figura 2: El rover ExoMars. (ESA) Click para ampliar!
Una cuestión clave relacionada con el origen de la vida en la Tierra y con la búsqueda de vida extraterrestre es determinar el origen de la homoquiralidad. La homoquiralidad es esencial para el funcionamiento de las proteínas como polímeros de aminoácidos, y para la estructura de los ácidos nucleicos (AND y ARN), que precisan de la incorporación de azúcares. Se han propuesto dos posibles vías para el origen de la homoquiralidad en aminoácidos, que son en realidad vías complementarias. Por un lado, se ha sugerido la existencia de una desproporción inicial en las formas enantioméricas de los aminoácidos. El origen de tal exceso enantiomérico podría haber sido inducido por la existencia de radiación ultravioleta en las zonas de formación estelar. Además, la quiralidad de las superficies de ciertos minerales de la Tierra, como la calcita, podría haber inducido una absorción preferente de la forma D o L de ciertos aminoácidos, promoviendo la formación de entornos con excesos enantioméricos. Por otro lado, esta desproporción inicial podría haber sido amplificada una vez que existieran mezclas de aminoácidos sólidos y en disolución. Si en tales mezclas existía ya un exceso enantiomérico, por pequeño que fuese, tal exceso inicial podría provocar una desproporción final muy significativa. En casos extremos, pruebas de laboratorio realizadas con el aminoácido no esencial serina han demostrado que, partiendo de una muestra con un exceso de tan sólo el 1% de una de las dos formas enantioméricas del aminoácido, se puede conseguir un exceso enantiomérico superior al 99% en la solución final. Por último, se ha comprobado que, una vez que la homoquiralidad se establece en algunas biomoléculas, induce la aparición de homoquiralidad en otras biomoléculas vecinas.
La nave Rosetta
Figura 3: La nave Rosetta. (ESA - C. Carreau) Click para ampliar!
En definitiva, parece que la homoquiralidad puede ser un proceso que ocurre de forma general en el Universo, y que no tiene que estar particularmente relacionado con las formas vivas. De hecho, en un número notable de meteoritos se ha observado un predominio frecuente de aminoácidos del tipo L. Los meteoritos conservan un registro de los procesos químicos que sucedieron en el Sistema Solar al principio de su historia, y se ha propuesto que los meteoritos fueron una fuente importante de compuestos prebióticos esenciales para el origen de la vida en la Tierra. Por lo tanto, constituyen un material idóneo para entender la química prebiótica. El último estudio sobre la quiralidad de los aminoácidos en meteoritos ha corrido a cargo del grupo de Daniel Glavin, del Centro Goddard de NASA en Maryland. Sus análisis, presentados el pasado verano, determinaron que el meteorito del lago Tagish (Figura 4) presenta un exceso de hasta el 60% de las formas L de los ácidos aspártico y glutámico, formadores de proteínas en los seres vivos. Mediciones de isótopos de carbono en las muestras analizadas permitieron a los investigadores descartar procesos de contaminación con materiales terrestres.

Por lo tanto, si la homoquiralidad puede aparecer como consecuencia de procesos químicos que no tienen porqué estar relacionados con la evolución prebiótica o biológica, no parece que la búsqueda de excesos enantioméricos de aminoácidos del tipo L en muestras extraterrestres pueda ser una estrategia definitiva para identificar materiales biológicos.
Fragmento del meteorito del lago Tagish
Figura 4: Fragmento del meteorito del lago Tagish.
(M. Zolensky-NASA)
 
 
San Francisco (California), EEUU, 04 de Octubre de 2012.
 
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