Mira’t les mans. Són idèntiques, però no es poden encaixar l’una sobre l’altra. Sabem que un guant esquerre no et serveix per a la mà dreta, i provar de calçar-te el peu dret en una sabata esquerra és una petita tortura. Doncs bé, algunes molècules també existeixen en dues versions, una de "dretana" i una d’"esquerrana", una imatge especular de l’altra. Els químics en diuen quiralitat, una paraula que ve del grec kheir, mà. Pot semblar un simple joc de simetries, però té conseqüències enormes. La forma de la molècula decideix com es comporta, i això afecta els materials que en fabriquem i també el nostre cos.
La vida ha triat bàndol
Els sucres del nostre ADN i els aminoàcids de les nostres proteïnes són gairebé tots "d’un sol tipus de mà". Per què la natura va escollir una versió i no l’altra? Encara no ho sabem del cert, però el descobriment que ha merescut el Nobel de Química d’enguany ens dona una pista. I no és només una qüestió d’orígens. Molts medicaments i insecticides són molècules quirals, i sovint només una de les dues versions fa la feina que volem, per això, fabricar-ne només la versió útil és més barat i més sostenible.
El problema ve al laboratori. Quan fabriquem una molècula quiral, normalment en sorgeixen les dues versions a parts iguals, com si llancéssim una moneda a l’aire. Separar-les després és car i feixuc. Per això els químics fan servir un "assistent" quiral (un reactiu o un catalitzador) que empeny la reacció cap a una de les dues versions. Aquí ve la intuïció més lògica, si l’assistent no és del tot pur, i té una mica de les dues mans barrejades, el resultat hauria de ser igual de "brut". Els guardonats d’enguany han demostrat que no sempre és així.
El resultat pot ser millor que el punt de partida
Primer, en Henri Kagan, de la Universitat de París-Sud, va descobrir que, amb un catalitzador imperfecte, el producte final podia sortir més pur que el catalitzador de partida. Era com si, a partir d’una barreja amb 70% de mans dretes, en sortís un resultat amb un 90%. L’any 1986 ningú s’ho esperava, i el mateix Kagan ho ha explicat amb una pregunta retòrica: qui hauria pensat que un catalitzador impur podria donar un producte més pur que ell mateix?
En Kensō Soai, de la Universitat de Ciència de Tòquio, va anar encara una mica més enllà. Va demostrar que una molècula quiral pot ajudar a fabricar còpies d’ella mateixa i que, fins i tot si al principi hi ha només una diferència mínima entre les dues mans, la reacció se la queda i l’engrandeix. És com una bola de neu: un petit desequilibri inicial creix i creix fins a dominar-ho tot. Soai va comprovar que aquest efecte funciona en moltes situacions, fins i tot quan el petit cop inicial el dona la llum polaritzada circularment, una llum que "gira" en un sentit o en l’altre i que podria haver tingut un paper en la selecció d’una sola mà a la Terra primitiva. Si en un món primitiu hi havia una diferència minúscula entre molècules dretanes i esquerranes, aquest mecanisme d’amplificació podria haver-la convertit, amb el temps, en un predomini aclaparador. No és una resposta definitiva, però és una explicació molt suggeridora.
Aquestes idees han canviat la manera de pensar la síntesi de medicaments i també la fabricació de materials quirals, on aquests "efectes no lineals" permeten obtenir resultats molt eficaços amb molt poc esforç. A l’ICMAB són molts els grups que estudien la quiralitat en materials: Can Avci, Núria Crivillers, José-Luis García-Muñoz, Martí Gich, Paula Mayorga, Agustín Mihi, Elies Molins, Imma Ratera, Miquel Royo i Max Stengel, a més de la persona que signa aquest text. Cadascú des del seu angle, tots contribuïm a un camp que no deixa de sorprendre’ns i d’obrir-nos noves oportunitats.