Por: Nina Padme Eufracio Rojas / Departamento de Químico en Fármacos. Centro de Enseñanza Técnica Industrial Plantel Colomos. C. Nueva Escocia 1885, 44630 Guadalajara, Jal. Correo : neufraciorojas@gmail.com / Instagram:@ninapadme

 

Imagina que dos moléculas flotan libremente en el espacio. No hay atmósfera, no hay líquido, no hay dirección. Las probabilidades de que se encuentren, se alineen perfectamente y además reaccionen… son diminutas. Es como soltar dos piezas de rompecabezas al azar en un estadio vacío y esperar que encajen solas en la oscuridad.

¿Qué puede hacer el universo para aumentar esa posibilidad sin intervenir con “manos” químicas?

La respuesta está en crear un espacio que limite el caos y favorezca el encuentro. Y eso es, en esencia, lo que hacen las cavidades supramoleculares naturales dentro de los asteroides.

Figura 1: Ilustración conceptual del contraste entre moléculas flotando libremente en el vacío espacial y moléculas confinadas en una cavidad asteroidal, donde el espacio limitado favorece el encuentro y la interacción química.
Figura 1: Ilustración conceptual del contraste entre moléculas flotando libremente en el vacío espacial y moléculas confinadas en una cavidad asteroidal, donde el espacio limitado favorece el encuentro y la interacción química.

 

Estas cavidades son espacios microscópicos — fisuras, poros o cámaras entre cristales minerales— que restringen el movimiento de las moléculas atrapadas en su interior. Y esa restricción no es un obstáculo, sino una ventaja: al reducir la libertad de movimiento, se incrementa la frecuencia de colisión y la duración de los contactos entre moléculas. En otras palabras, el confinamiento aumenta la probabilidad de que ocurra una reacción química, aunque no haya catalizadores, ni calor, ni presión externa.

Además, la geometría de la cavidad no es un detalle menor: es una condición determinante del comportamiento químico que ocurre en su interior. La forma, el tamaño, la rugosidad interna e incluso la polaridad superficial del espacio confinado influyen directamente en qué tipo de moléculas pueden ingresar, cuáles quedan excluidas, y qué posiciones pueden adoptar una vez dentro. No se trata solo de que las moléculas estén atrapadas: están orientadas, forzadas a alinearse en formas específicas, como si el espacio mismo les ofreciera un molde invisible.

Una molécula alargada, por ejemplo, podría acomodarse a lo largo de una grieta estrecha, mientras que otra más globular tal vez no encaje, o lo haga de manera ineficiente. Y esto tiene consecuencias reales: la orientación espacial afecta los orbitales que entran en contacto, los átomos que quedan expuestos y, por tanto, las posibilidades reales de reacción. Es un filtro físico que va más allá de la afinidad química; es una selección estructural dictada por la arquitectura mineral.

Este tipo de selectividad no es tan distinta de lo que ocurre en las enzimas, las máquinas moleculares más precisas de la biología. Las enzimas también tienen cavidades activas, espacios tridimensionales perfectamente adaptados para recibir solo ciertos sustratos y colocarlos en posiciones favorables para reaccionar. De manera sorprendente, los poros y cavidades de los asteroides parecen replicar esa lógica, no por diseño biológico, sino por acumulación geológica y mineralógica a lo largo de millones de años.

Y si en los laboratorios actuales se fabrican sistemas supramoleculares artificiales —como calixarenos, cucurbiturilos o cavitandos— para encapsular compuestos y facilitar reacciones específicas, el universo ya venía haciendo eso en la oscuridad de los asteroides desde antes que existieran los humanos. Las cavidades naturales de estas rocas espaciales imponen una estructura tridimensional al azar molecular, convirtiendo un encuentro improbable en una colisión significativa. Y cuando eso ocurre una y otra vez, la probabilidad deja de ser aleatoria. Se convierte en dirección.

Figura 2: Representación visual del confinamiento energético dentro de una cavidad supramolecular en un asteroide. La imagen ilustra cómo, a diferencia del entorno espacial abierto donde la energía se disipa rápidamente, un poro mineral puede retener la energía excitada de una molécula, facilitando reacciones que normalmente requerirían condiciones extremas.
Figura 2: Representación visual del confinamiento energético dentro de una cavidad supramolecular en un asteroide. La imagen ilustra cómo, a diferencia del entorno espacial abierto donde la energía se disipa rápidamente, un poro mineral puede retener la energía excitada de una molécula, facilitando reacciones que normalmente requerirían condiciones extremas.

 

Otra razón por la que estas cavidades son tan eficaces tiene que ver con la energía. En el vacío espacial, una molécula excitada por radiación ultravioleta tiende a perder rápidamente esa energía por dispersión. Pero si está en un poro estrecho, esa energía puede acumularse en un volumen reducido, lo que facilita la superación de barreras energéticas que, en otras condiciones, serían infranqueables. Esto puede activar rutas químicas que en condiciones abiertas, como en el vacío espacial o incluso en soluciones diluidas en la Tierra, simplemente no ocurren o lo hacen de manera extremadamente ineficiente.

Uno de los ejemplos más importantes es la formación de enlaces carbono-nitrógeno (C–N), fundamentales para la construcción de aminoácidos, nucleobases, amidas y otras estructuras bioorgánicas. En entornos libres, este tipo de enlace requiere generalmente un catalizador, un agente activador o un control estricto de temperatura y pH. Pero dentro de una cavidad confinada, la proximidad forzada entre un grupo amino y un carbonilo o un radical orgánico puede favorecer la condensación sin intervención externa, debido a la orientación favorable y al aislamiento del entorno disruptivo.

Del mismo modo, las reacciones de ciclación —como la formación de anillos heterocíclicos o aromáticos sustituidos— también se ven potenciadas dentro de estos espacios confinados. Esto se debe a que la ciclación, al implicar una reorganización geométrica precisa de átomos y enlaces, es altamente dependiente de la alineación espacial de los reactivos. En un entorno abierto, las moléculas giran libremente, los choques son aleatorios y la formación de un anillo puede verse frustrada por miles de orientaciones incorrectas. Pero cuando una cavidad estrecha limita los grados de libertad molecular, fuerza a los átomos a acomodarse dentro de ciertos ángulos y distancias ideales, facilitando el cierre del anillo con una eficiencia inesperada.

Este fenómeno ha sido observado en modelos de laboratorio utilizando cápsulas supramoleculares sintéticas, donde la formación de estructuras cíclicas y enlaces C–N ocurre con mayor rendimiento y menor energía de activación gracias al confinamiento tridimensional. Lo fascinante es que las cavidades minerales de los asteroides parecen ofrecer este mismo tipo de entorno reactivo, pero a escala planetaria y natural, sin necesidad de intervención humana.

Estas cavidades también ofrecen protección. Fuera de ellas, la radiación cósmica puede destruir fácilmente moléculas complejas. Dentro, los muros minerales actúan como escudos. Y si ocurre una reacción química delicada, es más probable que el producto quede atrapado, protegido y disponible para futuras transformaciones. Así, un poro no es solo un espacio: es un ambiente reactivo, organizador y protector, todo al mismo tiempo.

Referencias

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