LA FORMA MÁS SIMPLE

Tres químicos, dos americanos (Donald J. Cram y Charles J. Pedersen) y un francés (Jean-Marie Lehn), compartieron el Premio Nóbel de 1987 por simplificar una forma.

Es la forma de una molécula enzimática. Toda célula viva tiene miles de enzimas diferentes, cada una de ellas capaz de producir alguna reacción química. Si faltara la enzima, la reacción química se produciría muy lentamente, o no se produciría en absoluto. Con la enzima presente, la célula es una colmena de rápidas y entrelazadas reacciones que, todas juntas, mantienen la química de la vida normal.

¿Cómo lo hacen las enzimas?

Las enzimas son moléculas proteicas. Cada molécula proteica está compuesta de una cadena de aminoácidos. Hay veinte clases de aminoácidos que pueden constituir una cadena proteica y que pueden juntarse en grandes cantidades y en cualquier disposición.

Cada aminoácido está compuesto por una cadena de tres átomos, uno de nitrógeno y dos de carbono (N-C-C). El carbono de en medio está sujeto a una cadena lateral, y la cadena lateral de cada clase de aminoácido es diferente. Algunas cadenas laterales son pequeñas, y otras grandes; algunas llevan una carga eléctrica y otras no; algunas cargas eléctricas son positivas, y otras negativas.

En cuanto se juntan los aminoácidos, se pliegan en un objeto tridimensional, y las cadenas laterales de los aminoácidos forman una superficie granulosa y desigual, con cargas eléctricas positivas y negativas distribuidas aquí y allá. Cada disposición de los aminoácidos produce una superficie con su forma característica, y el número de disposiciones posibles es incalculable.

Empezando con sólo un amino en cada uno de los veinte aminoácidos, se podrían obtener más de 2400 millones de combinaciones, cada una de las cuales produciría una molécula de forma ligeramente diferente.

Pero las moléculas proteicas reales se componen de más de veinte aminoácidos. El número de cada tipo presente varía de unos pocos a docenas. El número de combinaciones posibles de los aminoácidos en una molécula de hemoglobina (que lleva el oxígeno de los pulmones a todas las células del cuerpo) es de 10 elevado a la 640^a potencia. Es decir, ¡un uno seguido de 640 ceros! Y sólo una de estas combinaciones funcionará perfectamente.

¿Cómo consigue el cuerpo esta disposición única de la hemoglobina? En cada célula hay cromosomas compuestos de moléculas de ácido desoxirribonucleico (ADN) de estructura muy compleja. Partes de estas moléculas de ADN son genes, que tienen la capacidad de producir copias exactas de ellos mismos cada vez que se divide la célula, y que contienen la información que guía la formación de proteínas compuestas de una disposición particular, y única, de los aminoácidos.

Se producen miles de enzimas, cada una de ellas en innumerables y muy parecidas variedades. Debido a que la naturaleza y el equilibrio de las enzimas son diferentes en las distintas formas de vida, de 10 a 20 millones de especies de criaturas vivas han evolucionado en la Tierra desde tiempo inmemorial; menos de dos millones existen todavía hoy, y más millones evolucionarán en el futuro. Y precisamente por las pequeñas diferencias entre las enzimas, cada individuo de una especie es diferente, de manera que no hay dos seres humanos exactamente iguales (ni siquiera los gemelos).

Las enzimas actúan a través de la naturaleza de sus superficies. Una enzima particular puede tener una superficie sobre la que se adapte perfectamente cierta pequeña molécula. Esta pequeña molécula se combina con la enzima y es mantenida en su sitio pudiendo combinarse con otras moléculas y experimentar un cambio químico. Una vez producido este cambio químico, deja de adaptarse a la superficie y queda suelta.

Cada enzima tiene un centro activo, una porción de superficie hecha para ordenar las pequeñas moléculas cuya reacción química controla. El centro activo es el que realiza el trabajo, pero la enzima debe tener unas áreas adicionales muy complejas que aseguren que se adapta a todas las otras enzimas y trabaja en coordinación con todo el sistema.

Esta estructura compleja hace que las moléculas de las enzimas sean grandes e inseguras y se rompan con facilidad.

Esto no tiene importancia en la célula viva, porque las moléculas complejas de las enzimas se reconstruyen con la misma rapidez con que se rompen.

Pero supongamos que extraemos las enzimas de las células y tratamos de utilizarlas para producir ciertas reacciones químicas. El problema es que se romperán rápidamente y no tendremos manera de reconstruirlas con la necesaria rapidez.

Pero ¿y si fabricamos una pequeña molécula que tenga la forma del centro activo de una enzima? Tal vez no trabajaría tan bien y con tanta suavidad como una enzima, pero podría realizar satisfactoriamente su labor. Su estructura más simple facilitaría mucho a los químicos su reproducción. Y lo que es más, una molécula sintética, con la estructura conveniente en la forma más sencilla, sería mucho más estable que una enzima.

Son estas moléculas de forma más sencilla las que han estado fabricando los tres químicos. Esas enzimas simplificadas se emplean actualmente en diagnóstico médico. A este trabajo de los químicos se le ha reconocido el mérito de sentar los cimientos de un campo de investigación biomédica que se ha ido extendiendo rápidamente.