(Phys.org) —A medida que las manos vienen en versiones izquierda y derecha que son imágenes especulares entre sí, también lo hacen los aminoácidos y azúcares dentro de nosotros. Pero a diferencia de las manos, sólo los aminoácidos orientados a la izquierda y los azúcares orientados a la derecha dan vida tal como la conocemos.

Los científicos saben que existen otras variedades porque cuando sintetizan estos aminoácidos y azúcares en un laboratorio, se forman aproximadamente el mismo número de arreglos orientados hacia la izquierda y hacia la derecha. Pero la vida prefiere uno. Es un fenómeno misterioso llamado "homoquiralidad".

Los científicos tienen varias teorías sobre por qué ocurre. En hallazgos que subrayan el papel que pudo haber jugado la luz en su origen en la Tierra, Un equipo dirigido por un investigador de la Universidad de Michigan ha demostrado que la dirección de rotación de un haz de luz puede inducir a las nanopartículas inorgánicas a ensamblarse en lo que equivale a cintas giratorias hacia la izquierda o hacia la derecha. Las cintas para zurdos giran en sentido antihorario, y para diestros en el sentido de las agujas del reloj.

Los investigadores habían teorizado previamente que un cierto tipo de luz estelar en espiral podría haberse bloqueado en la quiralidad, o destreza, de orgánicos relativamente grandes, moléculas basadas en carbono como aminoácidos y azúcares en organismos vivos. La luz de las estrellas habría brillado sobre la nube de polvo y gas que eventualmente se convirtió en la Tierra.

No se ha sabido hasta ahora aunque, que la luz podría tener un efecto similar y muy pronunciado en los más pequeños, nanopartículas inorgánicas que no están basadas en carbono.

"Lo que hemos demostrado es que las nanopartículas de materiales inorgánicos, al igual que los materiales orgánicos como los primeros aminoácidos, no solo se puede autoensamblar, pero puede hacerlo de una manera que muestre quiralidad, "dijo Nicholas Kotov, el profesor de ingeniería Joseph B. y Florence V. Cejka y profesor de ingeniería química, ciencia e ingeniería de materiales y ciencia e ingeniería molecular en la U-M. Kotov es el autor principal de un artículo sobre los hallazgos publicados en la edición actual de Materiales de la naturaleza .

Kotov y sus colegas arrojaron luz polarizada circularmente sobre partículas de telururo de cadmio en una solución. La luz tiene componentes tanto eléctricos como magnéticos y su polarización se refiere a la orientación de las ondas de cada componente. En luz circularmente polarizada, el campo eléctrico gira alrededor del componente magnético. Se cree que la luz polarizada circularmente es rara en el mundo natural, aunque puede que no haya sido en un momento anterior en el universo.

En los experimentos, los investigadores expusieron un grupo de nanopartículas a luz polarizada circularmente para zurdos, que giró en sentido antihorario. Expusieron al otro a diestros polarizados, o girando en el sentido de las agujas del reloj, luz. En cada grupo, aproximadamente un 30 por ciento más de las nanocintas portaban la quiralidad de la luz a la que estaban expuestas. Ese porcentaje es diez veces mayor de lo que los investigadores han descubierto que la luz polarizada circularmente afecta a grupos más grandes de moléculas, Dijo Kotov.

Las nanopartículas de ambos grupos comenzaron con una quiralidad mixta. Algunas partículas son zurdas y otras diestras. Los investigadores teorizan que los que tienen una quiralidad que coincide con la luz que los ilumina reaccionan con esa luz de maneras que los hacen crecer. o atraer más moléculas. Cuando la rotación de la luz coincide con la mano de las partículas, pueden ocurrir reacciones químicas, incluida la oxidación, o pérdida de electrones. Esa pérdida de electrones pone nanopartículas cargadas en la mezcla, y esos pueden reaccionar con otras nanopartículas en formas que favorecen más de lo mismo.

"La quiralidad se acumula, "Dijo Kotov.

Si bien Kotov dice que los primeros organismos vivos probablemente fueron a microescala, se apresura a señalar que el trabajo no dice que las cintas de nanopartículas de ningún tipo sean precursoras de la vida.

"Aún no sabemos cómo interactuaron las moléculas orgánicas y las nanopartículas inorgánicas, "Kotov dijo, "o cómo evolucionó la quiralidad para convertirse en la izquierda para los aminoácidos y la derecha para los azúcares. Pero creemos que las respuestas deberían incluir la consideración no solo de la materia orgánica sino de este jugador adicional de nanopartículas inorgánicas, que en realidad es bastante significativo ".

Más allá de cualquier conocimiento sobre la estructura de la vida, la investigación también podría mostrar una forma nueva y más barata de diseñar moléculas que miran hacia la izquierda o hacia la derecha. Métodos actuales para inducir quiralidad, como se llama este proceso, son difíciles y costosos, sin embargo, tienen aplicaciones en la fabricación de productos farmacéuticos, sensores portátiles o implantados, tecnologías de telecomunicaciones y visualización. Las nanoestructuras quirales pueden ayudar a duplicar el ancho de banda de información de estos dispositivos utilizando luz polarizada izquierda y derecha.

El artículo se titula "Plantilla quiral de nanoestructuras autoensambladas por luz circularmente polarizada". La investigación es apoyada en parte por el Centro de Conversión de Energía Solar y Térmica, un Centro de Investigación Energy Frontier financiado por el Departamento de Energía de Estados Unidos; la Fundación Nacional de Ciencias, los Institutos Nacionales de Salud, entre otras fuentes.