Valladolid, a la caza de los aminoácidos naturales del Espacio
Beatriz G. Amandi/DICYT El Grupo de Espectroscopia Molecular de la Universidad de Valladolid ha conseguido que una de sus investigaciones en ciencia básica haya sido portada de la revista Angewandte Chemie, una de las de mayor prestigio internacional, junto con el Journal of the American Chemical Society (JACS). El trabajo por el que han obtenido este reconocimiento es una investigación cuyo objetivo es identificar la estructura molecular de los aminoácidos naturales, lo que les ha llevado, por primera vez en el mundo, a solvatar una molécula de aminoácido en fase gas, logrando observar cómo interacciona una sola molécula de agua con una sola molécula de aminoácido.
El experimento tiene una importancia crucial para todo tipo de aplicaciones posteriores, ya que permite averiguar cómo funcionan los ladrillos de la vida, que son las biomoléculas y, entre ellas y de forma especial los aminoácidos, los neurotransmisores y las bases nitrogenadas.
Estas biomoléculas, según ha explicado a DICYT el investigador principal de este grupo, José Luis Alonso Hernández, se encuentran en todos los organismos vivos en un medio acuoso, y puede observarse su comportamiento como un todo, es decir, de forma macroscópica. “Pero para conocer de verdad cómo funcionan es necesario pasar al nivel microscópico, que es la aproximación científica más habitual", señala Alonso, y para ello, “hemos tenido que aislar una sola molécula del aminoácido que estudiemos y luego hacerla interaccionar con una sola molécula de agua”.
Hasta el momento han conseguido determinar la estructura de 12 de los 20 aminoácidos naturales que existen y, aunque se trata de investigación básica, lo cierto es que estos avances científicos tienen implicaciones en estudios muy variados como el desarrollo de nanomateriales, trabajos en biomedicina o la identificación de la presencia de biomoléculas en el espacio, con lo que se podrían detectar indicios de vida ajena al planeta Tierra.
Para llevar a cabo estas investigaciones, el grupo de científicos ha tenido que desarrollar su propio instrumental y poner en marcha un laboratorio propio que combina tres técnicas diferentes basadas en ciclos de expansión supersónica con técnicas de vaporización láser y espectroescopía de microondas.
En España sólo el laboratorio vallisoletano dispone de este tipo de instalaciones, por lo que tratan de aprovecharlas para poner en marcha otras investigaciones enfocadas a determinar la composición molecular de otros elementos como neurotransmisores y bases nitrogenadas.
Desarrollo tecnológico
De esta forma, la información acerca de las moléculas se obtiene mediante una espectroscopia de microondas pero, para obtener esa información primero deben conseguir que el aminoácido esté en un estado gaseoso similar al que tiene en el Espacio, y esto sólo ha sido posible gracias a la combinación de varias técnicas. El experimento se inicia con un pulso o emisión del gas portador, que se lleva a cabo de manera sincronizada con el pulso de alta energía que procede del láser (denominado ablación láser). De esta forma se consigue que de manera simultánea se produzca una ruptura del material mediante el láser, pasando a estar suspendido en gas. La mezcla formada por las especies de aminoácido ablacionadas en el gas portador se inyectan en el seno de un resonador ubicado en un tanque de alto vacío a través de un tubo que permite que, al salir, el aminoácido se expanda supersónicamente. El objetivo de esta compleja técnica es que el material que contiene los aminoácidos quede suspendido en gas y sea proyectado dentro de un tanque de vacío, de modo que al entrar se expanda a una velocidad muy alta (por encima de la del sonido).
En este tanque es donde se aplica una emisión muy corta de microondas, de modo que se produce una polarización de las moléculas suspendidas. Cuando se encuentran en este estado los investigadores aplican las frecuencias de microondas, que emiten una señal que se captura en el dominio del tiempo y se transforma al dominio de frecuencias que permita interpretarla. De este modo, y partiendo de la información obtenida, los astrofísicos reconocerían las hipotéticas señales que pudieran recibir del Espacio enviadas por esos mismos aminoácidos.