El Origen de la Quiralidad de la Materia Viva

• Principales Hipótesis

Las moléculas biológicas, que son las responsables de las características propias de todo ser vivo: son los hidratos de carbono, los lípidos, las proteínas y los ácidos nucleicos.Las hipótesis para el origen de la quiralidad en la naturaleza se clasifican en dos grupos: bióticas y abióticas.
Las teorías bióticas asumen que la vida se origina en un medio, en principio, racémico y que la evolución química de las moléculas esenciales para la vida escogió: L-amino ácidos y D-azúcares. En resumen, la selección y la homogeneidad quiral fue una consecuencia de la evolución de la materia viviente. Otra hipótesis es que en un principio surgieron D- y L-organismos en la tierra primitiva y algunos eventos eliminaron una de las dos especies. O posiblemente, el desarrollo de una "encima asesina" que apareció en el desarrollo de la evolución, eliminó solamente los organismos de su propia quiralidad, sobreviviendo los de mano opuesta.
Otra teoría biótica es la idea de "Panspermia" según la cual organismos vivos (formados ya por moléculas quirales) fueron transportados desde otro sistema solar hasta la tierra, "infectando" nuestro planeta con la vida. Esta teoría fue originariamente propuesta por Arrhenius en 1908 y actualizada por Crick y Orgel en 1973, pero esta hipótesis no resuelve el origen de la bioquiralidad sino que hace la duda aún más grande.

La teoría abiótica dice que la aparición de la selección y Homoquiralidad es anterior al origen de la vida, es decir cuando la vida comienza ya solo existía en el "medio ambiente" un enantiómero quiral, seleccionado previamente por algún mecanismo abiótico.

• Homoquiralidad

La vida usa solo moléculas de una de las manos isométricas (homoquirales), para las proteínas y el ADN. ¿Cómo esto pudo llegar a suceder cuando las mezclas de los bloques componentes de la vida contienen cantidades iguales de ambas manos? Es un desconcertante enigma que confunde a los investigadores acerca del origen de la vida. La biología usa componentes homoquirales puros al 100%: azúcares de la mano derecha (dextrógiros) en el ADN y en el ARN, y aminoácidos de la mano izquierda (levógiros) en las proteínas. La convención de la mano es sencillamente una regla humana acerca de la orientación en el espacio tridimensional de los grupos laterales de estas moléculas. Las dos manos tienen la misma probabilidad de formación. Debido a esto, las mezclas naturales contienen cantidades iguales de cada mano, y esta es la razón de que el ámbito biológico sea una asombrosa excepción. No existe ningún mecanismo natural conocido para aislar una forma quiral de la otra sin una selección diseñada inteligentemente.

• Estudios Recientes

Los estudios recientes apoyan la teoría abiótica que explica que antes de que la vida comenzara ya existía un enantiómero quiral que había sido seleccionado por algún mecanismo abiótico. En 1988 Goldanskii y Kusmin probaron esta teoría mediante modelos teóricos moleculares y en 1984 Joyce también intentó comprobar esta hipótesis por medio de experimentos sobre oligomerización de nucleótidos.
Estos experimentos solo comprobaron que la presencia de moléculas L y D al mismo tiempo en un sistema, impide la formación de polinucleótidos. Para que estos se ensamblen es necesaria la existencia previa de moléculas de una sola quiralidad. Estas consideraciones llevan a la necesidad de un escenario prebiótico inicial de una sola mano, de pureza quiral, para que sea posible el desarrollo de moléculas autorreplicativas, característica fundamental de la materia viva.
Los últimos estudios buscan establecer y buscar mecanismos y agentes prebióticos que sean capaces de generar un escenario de homogeneidad quiral en la tierra o en cualquier otro planeta del universo. Los minerales y los procesos asociados al crecimiento cristalino han sido propuestos como los agentes y el mecanismo más digno en esta selección quiral de un medio que antes era racémico.