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Detectan la primera molécula orgánica quiral en el espacio interestelar

Estas moléculas resultan esenciales para la biología


Un equipo de científicos, usando radiotelescopios altamente sensibles, ha descubierto la primera molécula quiral orgánica compleja en el espacio interestelar. La molécula, óxido de propileno (CH3CHOCH2), fue encontrada cerca del centro de nuestra galaxia en una enorme formación de estrellas; en la nube de polvo y gas conocida como Sagitario B2.





Ilustración de las dos versiones de la molécula de óxido de propileno encontrada en el espacio interestelar. Las designaciones "R", "S" son respectivamente, versión “derecha” e “izquierda”. Imagen: B. Saxton, NRAO/AUI/NSF, a partir de datos de N.E. Kassim, Naval Research Laboratory, Sloan Digital Sky Survey.
Ilustración de las dos versiones de la molécula de óxido de propileno encontrada en el espacio interestelar. Las designaciones "R", "S" son respectivamente, versión “derecha” e “izquierda”. Imagen: B. Saxton, NRAO/AUI/NSF, a partir de datos de N.E. Kassim, Naval Research Laboratory, Sloan Digital Sky Survey.
Como un par de manos humanas, ciertas moléculas orgánicas tienen versiones especulares de sí mismas, una propiedad química conocida como quiralidad. Estas moléculas resultan esenciales para la biología y sorprendentemente han sido encontradas en meteoritos caídos a la Tierra y en cometas de nuestro Sistema Solar. Hasta la fecha, sin embargo, no se habían detectado en el espacio interestelar.

Ahora, un equipo de científicos, usando radiotelescopios altamente sensibles, ha encontrado la primera molécula quiral orgánica compleja en el espacio. Se trata de  una molécula de óxido de propileno (CH3CHOCH2), y estaba cerca del centro de nuestra galaxia, en una nube de gas y polvo que supera, aproximadamente, en tres millones la masa del Sol, Sagittarius B2 (Sgr B2).

La investigación tomó datos del proyecto Estudio de Moléculas Interestelares Prebióticas (PRIMOS), del radiotelescopio Green Bank (GBT) y del radiotelescopio Parkes para examinar el espectro de Sgr B2 a través de una amplia gama de frecuencias de radio.

"Esta es la primera molécula detectada en el espacio interestelar que tiene la propiedad de la quiralidad, lo que la convierte en un avance para nuestra comprensión de cómo las moléculas prebióticas se crean en el universo y qué efectos pueden tener sobre los orígenes de la vida", explica Brett McGuire, investigador en el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO) en Charlottesville (Virginia, EE UU).

“El óxido de propileno está entre las moléculas más complejas y estructuralmente intrincadas detectadas en espacio exterior”, añade Brandon Carroll, estudiante de química del California Institute of Technology de Pasadena. “Su detección abre la puerta a futuros experimentos que determinen dónde y cómo estas moléculas quirales emergen y por qué una versión de ellas puede ser ligeramente más abundante que otra”.

Cómo se encontró

Las moléculas orgánicas complejas se forman en nubes interestelares como la Sgr B2 de diferentes maneras. La vía más básica es la de las reacciones químicas que ocurren en el gas, en el que las partículas chocan y acaban produciendo moléculas más complejas. Pero, una vez que compuestos orgánicos tan extensos como el metanol están producidos, el proceso se vuelve mucho menos eficiente.

Los astrónomos creen que para que se formen entonces moléculas más complejas, como la encontrada, finas capas de hielo presentes en el polvo de estas nubes ayudan a pequeñas moléculas a enlazarse para formar estructuras más extensas. 

En general, hasta la fecha, se han detectado en el espacio más de 180 moléculas. Cada una de ellas, de manera natural, vibra en el vacío cerca del medio interestelar emitiendo una firma distintiva, una serie de picos reveladores que aparecen en el espectro radioeléctrico. Las moléculas más grandes y complejas tienen una firma correspondientemente más compleja, lo que las vuelve más difíciles de detectar.

Para conseguir una detección definitiva, los científicos deben observar varias líneas espectrales asociadas a la misma molécula. En el caso del óxido de propileno, el equipo de investigación detectó dos de estas líneas con el GBT. La tercera señal fue a una frecuencia difícil de observar desde el hemisferio norte, debido a la interferencia de radio por satélite. Carroll, McGuire y sus colegas utilizaron entonces el radiotelescopio Parkes para desentrañar la línea espectral final necesaria para verificar sus resultados.

A pesar de este hallazgo, los datos actuales no permiten determinar qué versión (‘zurda’ o ‘diestra’) de la molécula de óxido de propilenoebido encontrada es más abundante. Esto se debe a que, además de tener la misma composición química que otras moléculas, las moléculas quirales comparten con estas últimas un mismo punto de fusión, de ebullición y de congelación; y el mismo espectro.

Esto presenta un desafío para los investigadores, que esperan se pueda resolver el escollo mediante el examen de la forma con que la luz polarizada interactúa con estas moléculas en el espacio.

Imágenes especulares de un aminoácido quiral; al montar la palma de una mano sobre el dorso de la otra, se observa que no coinciden. Fuente: Wikipedia.
Imágenes especulares de un aminoácido quiral; al montar la palma de una mano sobre el dorso de la otra, se observa que no coinciden. Fuente: Wikipedia.
La versión y la vida

La cuestión es importante porque cada ente vivo de la Tierra usa una y solo una versión de muchos tipos de moléculas quirales. Este rasgo, llamado homoquiralidad, es fundamental para la vida y tiene implicaciones importantes para muchas estructuras biológicas, incluyendo la doble hélice del ADN.

Los científicos aún no entienden cómo la biología llegó a depender de un solo uso de estas dos versiones moleculares, y no a la inversa. Y la respuesta, especulan, puede encontrarse en la forma en que estas moléculas se forman naturalmente en el espacio, antes de incorporarse a los asteroides y cometas para ser posteriormente depositadas en planetas jóvenes.

"Por el descubrimiento de una molécula quiral en el espacio, por fin tenemos una manera de estudiar dónde y cómo estas moléculas se forman antes de que encuentren su camino en meteoritos y cometas; y para comprender el papel que desempeñan en los orígenes de la homoquiralidad y de la vida", concluye McGuire.

Referencia bibliográfica:

B. McGuire & P.B. Carroll et al. Discovery of the interstellar chiral molecule propyleneoxide (CH3CHCH2O). Science (2016). DOI: 10.1126/science.aae0328.


Miércoles, 15 de Junio 2016
Redacción T21
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