Desde hace más de cien años, los científicos se enfrentan a una paradoja: las moléculas clave de la vida se presentan en dos versiones espejo perfectamente simétricas, denominadas "izquierda" o "derecha", pero el mundo viviente solo elige una. Los aminoácidos son casi exclusivamente "izquierdos", los azúcares "derechos", etc. Esta preferencia, llamada homociralidad, permanecía hasta ahora sin una explicación simple.
Hoy, un equipo israelí propone una pista proveniente del mundo cuántico: el espín de los electrones.
Los investigadores, dirigidos por Yossi Paltiel y Ron Naaman, descubrieron que cuando los electrones atraviesan moléculas espejo, su espín interactúa de manera diferente con cada forma. Esta diferencia solo aparece cuando las moléculas están en movimiento o implicadas en reacciones. En equilibrio, las dos versiones siguen siendo idénticas, pero en dinámica, su comportamiento ya no se refleja perfectamente.
Las dos formas espejo de un aminoácido.
Imagen Wikimedia Este sesgo sutil, aunque diminuto, podría acumularse con el tiempo. Si una versión de una molécula interactúa ligeramente con mayor eficacia con su entorno gracias a la influencia del espín, puede tomar ventaja sobre la otra durante reacciones químicas o procesos de transporte. Durante largos periodos, este débil desequilibrio podría explicar cómo una sola forma se volvió dominante en la biología.
El estudio, publicado en
Science Advances, cuestiona la idea de que las moléculas espejo tengan efectos perfectamente simétricos.
Estos resultados abren puentes entre la física, la química y la biología. Indican que las propiedades cuánticas, como el espín, pudieron influir en la evolución molecular desde los primeros instantes de la vida.
El espín electrónico
El espín es una propiedad cuántica de los electrones, a menudo comparada con una rotación sobre sí mismos. Puede estar orientado "arriba" o "abajo", y esta orientación influye en las interacciones magnéticas. En los materiales, el espín juega un papel clave en fenómenos como el magnetismo o la espintrónica. Pero su implicación en la biología es más reciente.
El estudio muestra que, cuando los electrones atraviesan una molécula asimétrica (quiral), su espín se alinea preferentemente en una dirección según la forma de la molécula, lo que rompe la simetría espejo. Este efecto, llamado "quiralidad inducida por el espín", ya se había observado en sistemas simples, pero nunca antes en el ámbito de la biología.
Este descubrimiento indica que el espín podría ser un vector de asimetría a escala molecular.
Fuente: Science Advances