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Por qué la vida elige una sola versión de las moléculas: el misterio que ganó el Nobel de Química
El francés Henri Kagan y el japonés Kenso Soai resolvieron un enigma que desconcertó a los químicos durante más de un siglo y que hoy resulta clave para desarrollar medicamentos más precisos
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“Estaba haciendo las compras”, respondió Kenso Soai cuando le preguntaron esta mañana dónde lo había sorprendido la llamada de la Academia del Nobel para comunicarle que era uno de los premiados en Química de este año. Así, un día común para un investigador se transformó en el “más excitante de su vida”, según dijo el japonés nacido en Hiroshima en 1950.
Soai, junto con el francés Henri Kagan, de 95 años, se dedicaron, en distintos momentos, a estudiar una propiedad de las moléculas que tiene consecuencias en distintas industrias, como la farmacéutica y la perfumería, entre otras, y hasta resolvieron una incógnita química respecto del origen de la vida. Y es que, aunque sean exactamente iguales vistas en un espejo, dos moléculas no resultan idénticas en sus cualidades, así como la mano derecha vista en el espejo no es la mano izquierda, aunque sea muy parecida.
Que no se puedan superponer tiene consecuencias, a tal punto que una molécula puede sanar y su imagen especular causar daño. El caso más famoso es el de la talidomida, que en una de sus formas actúa contra las náuseas del embarazo, pero con su imagen especular causa malformaciones en los bebés. Pero no es el único: por ejemplo, la sustancia levo-dopa sirve para tratar el Parkinson, mientras la dextro-dopa es biológicamente inactiva. Y, por otra parte, en la naturaleza siempre se observa que sustancias fundamentales, como aminoácidos y proteínas, tienen una u otra forma, lo que constituye una asimetría vital.
Esa certeza derivó en un campo de estudio que se conoce como quiralidad (“quiro” es mano en griego). Lo que hicieron en concreto Henri Kagan y Kenso Soai —que se reparten la gloria del Nobel y algo más de un millón de dólares— fue determinar cómo se pueden diseñar experimentos para obtener una de las dos formas de las moléculas a elección. Es decir, en palabras de la propia Academia Sueca, solucionaron un misterio químico de más de un siglo de antigüedad y, a la vez, dieron con la respuesta teórica a cómo puede surgir la homoquiralidad de forma espontánea, por qué en la naturaleza se encuentra más una de las dos formas especulares posibles. “Las reacciones químicas que han desarrollado son espectaculares”, sintetizó Heiner Linke, presidente del Comité Nobel de Química.
Los trabajos de Kagan se remontan a 1986, cuando descubrió una nueva forma de manipular reacciones químicas que le permitió generar un exceso de una de las imágenes especulares mayor del que hasta entonces se creía posible. Es decir, un efecto no lineal, para ponerlo en términos más técnicos. Y fue Soai quien, casi diez años después, logró ampliarlo con una serie de experimentos. Se llamó “la reacción de Soai” y nunca se había conseguido algo así de manera artificial. Aunque se trata de investigación básica acerca de cómo funciona la naturaleza, resulta en un nivel de manipulación muy útil para la industria.
“El trabajo de Soai permite entender los orígenes de la vida porque la mayoría de las moléculas, como las proteínas, se forman en una de las variedades (o izquierda o derecha, pero no de manera pareja)”, dijo a LA NACION Ariel Sarotti, investigador principal del Conicet y profesor de la Universidad Nacional de Rosario. “Era una incógnita por qué la naturaleza eligió una de las dos y despreció a la otra. El trabajo de Soai avanzó sobre eso y explicó por qué pudo haber pasado”, añadió. Y es que, si por alguna razón, posiblemente por azar, al comienzo de los tiempos de la vida hubo un exceso de una de las dos formas (sea izquierda, sea derecha), “por los fenómenos de autocatálisis de Soai, esa pequeña asimetría genera un ciclo de retroalimentación que aumenta la asimetría. Y en los millones de años que lleva la vida en la Tierra termina quedando solo una u otra forma”, sintetizó. Una diferencia de origen que genera un efecto de bola de nieve.
Oscar Varela, investigador superior del Conicet y profesor emérito del Departamento de Química Orgánica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA, coincide en que es un Nobel “muy merecido” y abunda en la explicación de la autocatálisis, importante también, como se señaló, para trabajos de laboratorio y para las industrias. “En una reacción química, el mismo producto que se obtiene sirve como catalizador, es decir, acelera el proceso de obtención de ese mismo producto. Con lo cual esa asimetría de origen, que puede ser pequeña y por azar, termina con el transcurso del tiempo generando una asimetría total”, dijo. Además de las consecuencias en farmacéutica, este conocimiento de las diferencias entre moléculas izquierdas y derechas también es clave, por ejemplo, en la perfumería. “Los receptores en la nariz y la garganta son también proteínas, entonces algunos compuestos tienen orientación espacial para entrar al receptor y el otro compuesto no puede hacerlo, como una llave idéntica que no puede entrar en una cerradura o un guante que es para la otra mano. De modo que obtenerlos en forma pura es vital”, concluyó Varela.
Reacciones lentas
Para algunos analistas, el Nobel de Química de este año para Kagan corrige un error de un cuarto de siglo. Cuando en 2001 le dieron el Nobel al trío conformado por Barry Sharpless, Ryoji Noyori y William Knowles por sus trabajos en la misma área de síntesis catalítica asimétrica, hubo quejas respecto de que se habían olvidado del pionero francés. De hecho, la Academia del país galo salió rápidamente esta mañana a expresar su satisfacción por el galardón a su miembro, que cumple 96 años en diciembre (el Nobel no se otorga de manera póstuma).
Sarotti apunta que este es el tercer Nobel que se le da a la disciplina, porque también el premio de 2021 a Benjamin List y David MacMillan fue en el mismo sentido. De modo que resulta reparador que se lo hayan dado al francés. Y abundó en las razones: “Contra lo que se creía, Kagan demostró efectos no lineales: se puede partir de un catalizador no puro y obtener un producto puro, lo que es de suma relevancia práctica. Y no solo eso, sino que además Kagan desarrolló modelos para racionalizar esta idea; no fue solo un trabajo empírico, fue una contribución conceptual que permitió que otras generaciones de investigadores aprovecharan ese marco para desarrollos superadores”, concluyó.
En el mismo sentido opinó Javier Adrio, catedrático y director del Departamento de Química Orgánica de la Universidad Autónoma de Madrid: “El Nobel de Química para Kagan y Soai reconoce contribuciones fundamentales para comprender cómo puede surgir y propagarse la homoquiralidad (la existencia de uno u otro tipo de molécula). El descubrimiento de efectos no lineales y de procesos de autocatálisis, en el marco de la catálisis asimétrica, ha permitido desarrollar reacciones capaces de generar y amplificar de forma directa una determinada forma quiral frente a su imagen especular”, le dijo al SMC de España.
“El galardón pone de manifiesto la extraordinaria importancia de la catálisis asimétrica, no solo como una herramienta esencial para la síntesis de productos farmacéuticos y otras moléculas de interés, sino también como una vía para abordar algunas de las cuestiones más profundas de la química”, concluyó Adrio.
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