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Mírese las manos. Son casi idénticas, pero por mucho que las gire, nunca podrá superponer la izquierda sobre la derecha. Ahora imagine que, a escala molecular, la vida solo acepta una de ellas. Ese es el enigma que el Nobel de Química de este año ayuda a resolver.
La Real Academia Sueca de Ciencias ha concedido el premio a Henri B. Kagan (Universidad Paris-Sud, Francia) y Kenso Soai (Universidad de Ciencia de Tokio, Japón) “por el descubrimiento de los efectos no lineales y la autocatálisis en síntesis orgánica asimétrica”. Detrás de esa frase hay una pregunta de más de un siglo: ¿cómo pudo surgir la asimetría de la vida?
Un cerrajero con un problema
Para entender el problema, podemos imaginar un cerrajero que fabrica llaves a medida (es la comparación que usa el propio comité Nobel). Su máquina siempre produce dos variantes de cada llave, una imagen especular de la otra. Una encaja en la cerradura, pero la otra no abre, y si alguien la fuerza, incluso puede dañarla. Distinguir una llave de su reflejo es muy difícil, así que el cliente se lleva las dos.
Esa es la situación de la química con las moléculas de la vida. Muchas moléculas, como los aminoácidos, existen en dos formas que son imagen especular una de otra, igual que nuestras manos. Esta propiedad se llama quiralidad, y las dos formas se denominan enantiómeros.
En un fármaco, una de las formas puede tener el efecto terapéutico buscado y la otra, ninguno o uno distinto. El organismo es la cerradura, y por eso importa tanto qué llave fabricamos.
Un misterio que empieza con el vino
A mediados del siglo XIX, Louis Pasteur estudiaba el ácido tartárico, un compuesto ligado a la producción de vino. Observó que sus cristales aparecían en dos variantes, una imagen especular de la otra. Disueltas por separado, cada una desviaba la luz polarizada en un sentido distinto. Poco después, comprobó algo inquietante: las bacterias fermentaban una de las dos formas e ignoraban la otra. La vida distinguía las manos.
Hoy sabemos que esa distinción es la norma. Las proteínas de nuestras células se construyen solo con aminoácidos “zurdos” (L), y los azúcares del ADN son “diestros” (D). La naturaleza es homoquiral, del griego “mismo” y “mano”.
Aquí está el problema. Cuando los químicos fabrican estas moléculas en el laboratorio sin ayuda, obtienen siempre una mezcla racémica, en la que dos compuestos químicos con actividad óptica guardan entre sí la relación de imágenes especulares y se encuentran, por tanto, en proporciones equivalentes. Es decir, mitad de una mano, mitad de la otra. ¿Cómo pasó la naturaleza del 50/50 al 100/0?
Una predicción desde la física
En 1953, el físico teórico Charles Frank, de la Universidad de Bristol, planteó el problema en términos matemáticos. Según su modelo, una pequeñísima fluctuación al azar a favor de una mano podría crecer hasta dominarlo todo, siempre que se cumplieran tres condiciones:
• Catálisis enantioselectiva: un catalizador quiral favorece la formación de una de las dos manos.
• Antagonismo mutuo: una mano frena la formación de la contraria.
• Autocatálisis: la molécula actúa como catalizador de su propia formación.
El propio Frank apuntó, casi de pasada, que una demostración de laboratorio “podría no ser imposible”. Eso sí, tardaría décadas en llegar.
Las piezas de un rompecabezas con tres premios Nobel
La primera condición ya estaba encima de la mesa. A principios del siglo XX, en 1904, el químico alemán Willy Marckwald logró una reacción asimétrica, aunque con una diferencia mínima entre las dos manos.
Décadas de trabajo la convirtieron en una herramienta potente. El Nobel de Química de 2001 reconoció la catálisis asimétrica (William Knowles, Ryoji Noyori y K. Barry Sharpless) y el de 2021, la organocatálisis asimétrica (Benjamin List y David MacMillan).
Faltaban las otras dos piezas, el antagonismo mutuo y la autocatálisis. El premio de 2026 reconoce que Kagan y Soai las encontraron y, con ello, cierran la historia que empezó Frank.
Kagan: cuando dos manos se anulan
La catálisis asimétrica persigue obtener solo una de las dos manos. En los años ochenta, los químicos daban por hecho que la pureza del producto era proporcional a la pureza del catalizador: se pensaba que un catalizador con proporciones 75/25 de las dos manos daría un producto con proporciones similares.
Kagan dudó. Con una mezcla de las dos manos, aparecen tres catalizadores posibles: izquierda-izquierda, derecha-derecha e izquierda-derecha. Los dos primeros son eficaces. El tercero, formado por una mano de cada tipo, trabaja mucho peor, como un apretón de manos que se queda trabado.
La consecuencia es notable. Con un catalizador 75/25, el 38 % de los complejos serán del tipo mixto, casi inactivo, y quedará un 56 % derecha-derecha frente a un 6 % izquierda-izquierda. La reacción la impulsa entonces casi un 90 % de una mano y solo un 10 % de la otra. Así, la mano minoritaria se neutraliza al emparejarse con la mayoritaria.
En 1986, Kagan publicó tres reacciones que lo demostraban. La relación entre la pureza del catalizador y la del producto no era una recta, sino una curva. Había nacido el concepto de efecto no lineal y, con él, la posibilidad de amplificar la asimetría.
Soai: el producto que se fabrica a sí mismo
Por su parte, Kenso Soai se hizo una pregunta sencilla: ¿y si el producto de una reacción fuera, además, lo que hace que la reacción funcione? Sería como una masa madre. Cada hogaza sirve para empezar la siguiente, y cuanta más masa hay, más rápido se fabrica más.
Eso es la autocatálisis: una molécula que acelera su propia fabricación. En 1995, Soai encontró una molécula quiral que lo hacía y que, además, favorecía a su propia mano. Cada molécula “zurda” ayudaba a fabricar más zurdas, y cada “diestra” ayudaba a fabricar más diestras. Y cada mano frenaba a la otra.
El resultado es una reacción de “el ganador se lo lleva todo”. Si al principio hay un poquito más de una mano, esa ventaja crece en cada ciclo, hasta que casi todo es de la misma mano. Soai lo comprobó partiendo de una diferencia diminuta: bastaron unos pocos ciclos para superar el 99,5 % de una sola mano.
Y entonces llegó la parte más sorprendente. Soai –y, de forma, independiente Daniel Singleton– repitieron la reacción sin ninguna ventaja inicial, con ingredientes sin “mano”. Incluso así, el azar deja siempre un desequilibrio imperceptible, y la reacción lo detecta y lo amplifica. Es como lanzar una moneda al aire: en 37 ensayos, 18 salieron de una mano y 19 de la otra. Nadie podía predecir cuál ganaría. Pero en cada ensayo, una de las dos acababa dominando.
Qué demuestra y qué no
Conviene ser prudentes. La reacción de Soai usa compuestos organometálicos en disolventes orgánicos y no se parece a la química de la Tierra primitiva. El Comité Nobel la considera una prueba de concepto: demuestra que el modelo de Frank es físicamente posible y que la asimetría puede surgir y amplificarse sin ayuda quiral, pero no que así apareciera la homoquiralidad biológica.
Los investigadores buscan hoy mecanismos análogos para aminoácidos y azúcares en medio acuoso.
Del espejo al beneficio de la humanidad
Estos hallazgos se aplican a los fármacos, pero también a fragancias, agroquímicos y nuevos materiales. Producir solo la forma útil de una molécula significa menos residuos, menos pasos y menos principio activo desperdiciado.
En su testamento, Alfred Nobel pidió premiar a quienes hubieran aportado el mayor beneficio a la humanidad. La quiralidad no suena a eso, pero comprenderla y controlarla se traduce en medicamentos más seguros, productos agrícolas más precisos y una industria química más sostenible.
Kagan y Soai no han resuelto el origen de la vida, pero han demostrado que la asimetría puede crecer sola. Una gota de azar y un buen mecanismo de amplificación bastan para decidir de qué lado cae el espejo.
Las personas firmantes no son asalariadas, ni consultoras, ni poseen acciones, ni reciben financiación de ninguna compañía u organización que pueda obtener beneficio de este artículo, y han declarado carecer de vínculos relevantes más allá del cargo académico citado anteriormente.
