La Real Academia de las Ciencias de Suecia ha decidido conceder el Premio Nobel de Química al francés Henri Kagan y al japonés Kenso Soai por arrojar luz en el misterio de las asimetrías de la naturaleza, el descubrimiento de “efectos no lineales y la autocatálisis en la síntesis orgánica asimétrica”. “Algunas moléculas, como los aminoácidos, existen en dos variantes que son imágenes especulares la una de la otra. Sin embargo, los organismos vivos solo contienen una de estas imágenes especulares”, explica en una nota el comité del Nobel. “El modo en que pudo surgir tal asimetría química fue durante mucho tiempo un misterio para los químicos”, y se concede el Nobel a Henri Kagan y Kenso Soai “por descubrir una solución a este enigma”. El francés pertenece a la Universidad París Sur y el japonés a la Universidad para la Ciencia de Tokio.
Algunas moléculas son como las manos: una es la imagen de la otra reflejada en un espejo y, aunque se parezcan, no se pueden superponer. Muchas moléculas son así y los químicos las llaman quirales, del griego mano. Cuando los químicos cocinan moléculas en un matraz, siempre les salen mitad y mitad, de “izquierdas” y de “derechas”. Sin embargo, en la realidad, la vida suele elegir bando. Los aminoácidos que forman tus proteínas son casi todos “de izquierdas”, y los azúcares de tu ADN y tu ARN son de la contraria, “de derechas”. Es como una cerradura que solo admite llaves de una mano. Sin ella, las proteínas y el ADN tal como los conocemos no funcionarían.
Uno de los grandes misterios de la química era el origen de los bandos ganadores si, en la Tierra primitiva, como en los laboratorios, aparecieron cantidades iguales de ambas manos. El comité Nobel recuerda que aquello sucedió hace más de 3.500 millones de años y que probablemente nunca habrá una respuesta definitiva, pero los premiados de este año ofrecen una buena hipótesis que, además, tiene consecuencias prácticas muy interesantes.
Un ejemplo de la importancia de la quiralidad de las moléculas es el dexketoprofeno, el popular analgésico conocido comercialmente como Enantyum. Durante años, se vendió ketoprofeno, un antiinflamatorio quiral con las dos formas especulares de la molécula al 50%. Como en nuestro cuerpo las cerraduras en las que entra esa molécula para acabar con el dolor solo funcionan con una de las manos, la mayor parte del efecto terapéutico procedía de una de las dos formas de la molécula, mientras que la otra contribuía poco al efecto deseado y podía aumentar los efectos adversos.
Hacia 1993, la farmacéutica Menarini, en sus laboratorios de Badalona, empezó a trabajar en una técnica para separar las moléculas de derechas o dextrógiras (se llaman así porque cuando se les aplica un haz de luz, desvían el plano de la luz polarizada hacia la derecha). Tres años después se aprobó el Enantyum, que alude al enantiómero, que es cada una de las dos formas de una molécula quiral que actúan como imágenes especulares no superponibles entre sí. Este fármaco funcionaba igual que el anterior, pero con la mitad de dosis.
Un caso más dramático de este fenómeno químico es el de la talidomida, un fármaco que en los 50 y 60 se recetaba contra las náuseas durante el embarazo y que causó malformaciones graves a miles de bebés. Una forma producía el efecto deseado y la otra los daños en los fetos y, además, una forma de la molécula se transformaba en la otra dentro del organismo, con lo que separarlas no habría bastado. Ese caso muestra que, aunque el aspecto de las moléculas sea especular, la orientación de cada enantiómero hace que se comporte como una sustancia distinta.
Obtener un solo enantiómero, para tener solo los efectos deseados de una molécula, se consigue de dos maneras: separándolo de una mezcla (lo que se llama resolución) o fabricándolo directamente con métodos de síntesis asimétrica. Los dos ganadores del Nobel demostraron mecanismos capaces de amplificar una pequeñísima preferencia inicial por una de las dos manos moleculares hasta hacerla dominante.
En 1986, Kagan descubrió que el producto de una reacción puede ser más puro, en cuanto a obtener moléculas de la orientación deseada, que el catalizador usado, algo que hasta ese momento se consideraba imposible. Esto ha servido para diseñar procesos que producen una sola mano.
El japonés Soai ha sido premiado por un trabajo de conocimiento fundamental, con el que intentó explicar el misterio de la desaparición de la mitad de los enantiómeros en la naturaleza. En los años 50, el británico Frederick Charles Frank propuso un modelo sobre el mecanismo que lo habría hecho posible. Una sustancia que acelere su propia fabricación y a la vez bloquee la de su imagen especular acabaría imponiéndose, aunque partiera de una ventaja minúscula.
En 1995, Soai probó en un experimento que un producto puede actuar como catalizador de su propia formación y multiplicar un pequeño desequilibrio a su favor hasta imponerse del todo. En un experimento de 2003 y partiendo de ingredientes sin quiralidad provocó una reacción que provocó la aparición de moléculas, casi exclusivamente, de una sola de las dos manos. Según el comunicado del comité del Nobel, nadie, aparte de la vida misma, había conseguido algo así. El propio comité aclara que se trata de una prueba de concepto y que no explica cómo surgió la homoquiralidad en la Tierra primitiva.
El año pasado, los premiados fueron el japonés Susumu Kitagawa, el británico Richard Robson y el jordanoestadounidense Omar Yaghi por desarrollar una nueva arquitectura molecular: las estructuras metalorgánicas. Este avance permite crear materiales que extraen agua del aire en el desierto, atrapan dióxido de carbono, almacenan gases tóxicos o catalizan reacciones químicas, destacó el jurado.
Entre los candidatos que sonaban en las quinielas para el Nobel de Química de este año hay algunos relacionados con los avances biomédicos, como David Liu, creador de técnicas de edición genética de gran precisión, o Shankar Balasubramanian y David Klenerman, que inventaron la secuenciación por síntesis, que está en la base de plataformas modernas de secuenciación masiva de ADN.
Tsutomu Miyasaka, Nam-Gyu Park y Henry Snaith sonaban por el desarrollo de células solares de perovskita, que han revolucionado la investigación de células solares por su eficiencia y potencial para producir energía fotovoltaica barata. David Allara, Ralph Nuzzo y Jacob Sagiv, por el método para construir capas moleculares de una sola molécula de espesor sobre superficies.
Este lunes se anunció el galardón de Fisiología o Medicina para Karl Deisseroth, Peter Hegemann y Georg Nagel, por el descubrimiento de la optogenética, una herramienta que permite activar las neuronas con luz y estudiar como nunca antes las funciones de zonas específicas del cerebro. El martes, el Nobel de Física se lo llevó el belga Francis Halzen “por sus contribuciones decisivas al Observatorio de Neutrinos IceCube y al descubrimiento de neutrinos de alta energía de origen astrofísico”.
Desde 1901, 197 científicos han recibido el Premio Nobel de Química. Solo ocho mujeres han sido reconocidas, el 4% del total. La última en recibirlo fue la estadounidense Carolyn Bertozzi, premiada en 2022 junto a Morten Meldal y Barry Sharpless por el desarrollo de la química clic y la química bioortogonal, que se aplican al diagnóstico y desarrollo de nuevos tratamientos contra el cáncer. Cada premio Nobel está dotado con 11 millones de coronas suecas, aproximadamente un millón de euros.