El agua sigue siendo el l¨ªquido m¨¢s extra?o del mundo

Cuando los bi¨®logos hablan de mol¨¦culas de la vida, suelen tener en mente el ADN -portador de los genes- y las prote¨ªnas. Es f¨¢cil pasar por alto la biomol¨¦cula m¨¢s importante de todas, la que proporciona la aut¨¦ntica matriz en que la vida se desenvuelve: el agua. La mol¨¦cula de H2O parece sencilla, pero unos investigadores del University College de Londres, han demostrado que todav¨ªa hay muchas cosas que se desconocen acerca del papel del agua en la vida. Daniel T.Bowron y sus colegas han presentado su investigaci¨®n al respecto en la revista Physical Review Letters (9 de noviembre).Es tentador considerar el agua como meramente la trama del rico tapiz de la vida, el lienzo blanco sobre el que est¨¢n pegadas todas las complejas mol¨¦culas de la c¨¦lula. Pero es mucho m¨¢s que eso. El agua proporciona el pegamento que mantiene las paredes de las c¨¦lulas juntas y que une las mol¨¦culas de las prote¨ªnas en formas compactas.

Pero es un tipo curioso de pegamento. No es que el agua act¨²e como un adhesivo pegajoso, sino que al rodear a otras biomol¨¦culas confiere una misteriosa fuerza que permite que algunas de ellas se junten. As¨ª, las mol¨¦culas de l¨ªpidos con forma de muela que forman las membranas celulares se juntan en una doble capa con sus ra¨ªces enfrentadas. Estas ra¨ªces est¨¢n compuestas de grupos hidrof¨®bicos (no se mezclan con el agua), pero la corona de esas muelas es un grupo de ¨¢tomos hidrof¨ªlicos (se mezclan con el agua). Gracias a esta configuraci¨®n, las caras exteriores de la membrana son afines al agua y su interior la repele. De igual forma, las mol¨¦culas de prote¨ªnas con partes solubles e insolubles pueden plegarse y las segundas encierran dentro de una capa a las primeras, ayudando a la prote¨ªna a mantener su forma plegada. Es como una fuerza de atracci¨®n -fuerza hidrof¨®bica- entre las partes insolubles de la mol¨¦cula.

Al menos, ¨¦sta es la teor¨ªa que aparece en la mayor¨ªa de los textos de bioqu¨ªmica. Pero al mirar m¨¢s profundamente, la cosa no es tan simple porque, aunque no son muy solubles en agua, peque?as mol¨¦culas de hidrocarburos se disuelven en agua en cierto grado y al hacerlo emiten calor, signo de que el agua y los hidrocarburos tienen afinidad.

En 1945, Henry Frank y M.W. Evans sugirieron una explicaci¨®n de la fuerza hidrof¨®bica. Se debe a la extra?a naturaleza del agua misma, dijeron. Las mol¨¦culas de agua se pegan entre s¨ª mediante uniones relativamente d¨¦biles llamadas enlaces de hidr¨®geno. Un vaso de agua es, en teor¨ªa, una red gigantesca y desordenada de mol¨¦culas con enlaces de hidr¨®geno que constantemente se forman y se rompen.

Esta estructura de red hace que el agua sea el l¨ªquido m¨¢s extra?o del mundo. Cuando entra en la red una mol¨¦cula como un hidrocarburo, amenaza con alterar los enlaces de hidr¨®geno. Frank y Evans sugirieron que, en respuesta, todas las mol¨¦culas de agua alrededor del intruso "se dan la vuelta" y se unen con mayor determinaci¨®n formando una especie de jaula a su alrededor, algo m¨¢s parecido a un cristal ordenado que a un l¨ªquido.

El problema es que imponer orden en un l¨ªquido es un proceso poco favorable. Pero si varias de las mol¨¦culas intrusas se agrupan, la cantidad total de orden necesario para rodearlas es menor que si est¨¢n aisladas. De aqu¨ª vendr¨ªa la fantasmag¨®rica fuerza hidrof¨®bica.

Bowron y sus colegas quisieron comprobar esta idea con una t¨¦cnica que permite observar la estructura local del agua alrededor de una mol¨¦cula insoluble: en su caso, un ¨¢tomo de gas noble cript¨®n, que induce el mismo efecto que un hidrocarburo. Observando c¨®mo rebotan rayos X en las mol¨¦culas de agua han visto su disposici¨®n. Los cient¨ªficos partieron del supuesto de que la situaci¨®n ser¨ªa similar a la del s¨®lido cristalino denominado hidrato de clatrato, compuesto de celdillas de agua que rodean al hu¨¦sped de cript¨®n en el que las mol¨¦culas de agua est¨¢n ordenadas. Si fuera cierto, la se?al rebotada de rayos X ser¨ªa muy similar en el clatrato y en el agua l¨ªquida. Pero no lo es. El experimento demuestra que las mol¨¦culas de agua alrededor del cript¨®n en el l¨ªquido est¨¢n mucho menos ordenadas que en los cristales del hidrato de clatrato, lo que significa que el escenario de Frank y Evans es incorrecto. Es decir, que todav¨ªa no sabemos qu¨¦ es lo que nos mantiene unidos.

Nature News Service.