El espín del electrón podría explicar la homociralidad de la vida

La quiralidad química de la vida podría tener un origen sorprendentemente físico. Un nuevo estudio sobre el espín electrónico y la homociralidad de la vida, dirigido por Yossi Paltiel de la Universidad Hebrea de Jerusalén y Ron Naaman del Instituto Weizmann, sugiere que los electrones, y no sólo la química, podrían haber ayudado a fijar que la biología utilice una forma especular de una molécula en lugar de la otra.

El enigma es antiguo y molesto: muchas moléculas existen en dos versiones imagen especular, o enantiómeros, pero los sistemas vivos eligen abrumadoramente una. Los aminoácidos y los azúcares no se conforman con un término medio y siguen adelante, lo que explica por qué la homociralidad ha intrigado a biólogos y químicos durante décadas. El nuevo trabajo apunta a un mecanismo en el que el espín electrónico crea diferencias pequeñas pero persistentes en cómo se comportan esas formas especulares a lo largo del tiempo.

Cómo el espín electrónico rompe el empate

La idea central es lo bastante simple como para resultar molesta: cuando un electrón atraviesa una molécula quiral, su espín interactúa de forma diferente con cada forma especular. Las moléculas pueden tener la misma energía, pero sus dinámicas no son iguales, lo que significa que el transporte electrónico y las interacciones con entornos magnéticos pueden divergir de maneras que la química por sí sola no captaría.

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Esa diferencia es diminuta, pero el estudio indica que es medible. A lo largo de largos periodos de tiempo, una ligera ventaja puede acumularse hasta convertirse en una diferencia muy grande, que es precisamente cómo un sesgo microscópico se transforma en una regla macroscópica.

Lo que mostraron los experimentos y los cálculos

El equipo combinó cálculos teóricos con experimentos para probar el efecto dependiente del espín. La conclusión no es que una forma especular tenga mágicamente menor energía, sino que puede obtener una ventaja práctica en procesos dinámicos. Esa es una afirmación más interesante que la explicación habitual de «lo hizo la química» y más plausible para un sistema que tuvo mucho tiempo para asentarse en un resultado desigual.

• Dos formas especulares pueden parecer idénticas en química estática.
• El espín electrónico puede hacer que su comportamiento diverja durante el transporte y las interacciones magnéticas.
• Pequeñas diferencias dinámicas pueden acumularse hasta lograr una dominancia biológica.

Por qué importará a los investigadores del origen de la vida

Esto importa porque el origen de la homociralidad siempre ha sido la búsqueda del primer empujón. Las teorías anteriores se apoyaban mucho en la química, las superficies o la amplificación por azar. El nuevo resultado añade un mecanismo físico que podría funcionar junto a esas ideas, lo que recuerda que la vida pudo heredar sus preferencias de la interacción incómoda entre moléculas y electrones.

Si eso suena como un efecto limitado, lo es. Pero los efectos limitados ganan a lo grande cuando se repiten lo suficiente. También por eso los investigadores siguen descubriendo que la biología es menos una ruptura nítida con la física y más una negociación muy persistente con ella.

La siguiente pregunta para la investigación sobre la homociralidad

El siguiente paso obvio es comprobar hasta qué punto este mecanismo basado en el espín se aplica a diferentes moléculas y entornos. Si se confirma, la historia de la química «diestra» y «siniestra» de la vida podría necesitar una nota al pie más física de lo que nadie esperaba.