La quiralidad, el mundo al otro lado del espejo

Luis Gómez-Hortigüela Sainz

• Editorial: Los Libros de La Catarata
• Año: 2020
• ISBN:
  9788490979402
• Categoría: Matemáticas
• Categoría: Matemáticas general

¿Qué misterioso mecanismo encierran los espejos que invierten nuestro lado izquierdo y derecho, pero no arriba y abajo? ¿Por qué nueve de cada diez humanos son diestros, los tornillos giran siempre con la misma rosca y las proteínas y el ADN se retuercen invariablemente en hélices a la derecha? ¿Qué originó el drama de la talidomida? Todas estas cuestiones están relacionadas con un fenómeno peculiar de ciertas entidades asimétricas, la quiralidad, que es la propiedad de un objeto de no ser superponible con su imagen especular. La quiralidad condiciona la existencia a todos los niveles: desde las partículas fundamentales que conforman la materia de nuestro universo a las biomoléculas de aminoácidos y azúcares que regulan el funcionamiento de la vida o hasta los seres humanos y los objetos que hacen más fácil nuestra vida cotidiana. En este libro nos embarcaremos en un viaje al mundo al otro lado del espejo, tratando de desvelar los misterios asimétricos que nos brinda la quiralidad y la reflexión especular, forjadoras de un universo asimétrico donde la derecha y la izquierda son tan distinguibles como la materia de la antimateria.

La quiralidad, el mundo al otro lado del espejo

Luis Gómez-Hortigüela Sainz

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A Beatriz, con quien descubrí la misteriosa belleza de la asimetría

“Ahora, Mino, si prestas atención y no hablas tanto, voy a contarte todo lo que yo pienso de la Casa del Espejo. En primer lugar, está el cuarto que ves en el espejo y es exactamente igual que nuestro salón, salvo que las cosas están a la inversa. Si me subo a una silla, puedo ver todo el cuarto menos la parte que está detrás de la chimenea. ¡Oh, cómo me encantaría ver ese trocito! ¡Y qué ganas tengo de saber si en invierno encienden allí el fuego! De esto nada se sabe, a no ser que nuestras brasas humeen, porque entonces, al subir el humo, sube también el de ese cuarto… Pero tal vez no sea otra cosa que apariencia, simplemente para dar la impresión de que hay fuego encendido. Luego, fíjate, los libros son parecidos a los nuestros, solo que tienen las palabras escritas al revés. De eso sí que estoy segura, porque un día puse ante el espejo uno de nuestros libros y, entonces, los del otro cuarto alzaron uno de los suyos. ¿Te gustaría vivir en la Casa del Espejo, Mino? ¿Tú crees que te darían leche, allí? A lo mejor la leche del espejo no es buena para beber…”.

A través del espejo, Lewis Carroll (traducción de Luis Maristany)

“La vida, tal como se nos manifiesta, es una función de la asimetría del universo y de las consecuencias de este hecho. Puedo incluso imaginar que todas las especies vivas son, primordialmente, tanto en su estructura como en su aspecto externo, funciones de la asimetría cósmica”.

Louis Pasteur

Agradecimientos

Largo y asimétrico es el camino que me ha llevado hasta aquí, al que he llegado de la mano de mi familia original —en especial mis padres Javier y Teresa—, de mi familia científica —mi Grupo de Tamices Moleculares—, y de mi familia elegida —mi querida Bea—. Gracias siempre —y nunca serán suficientes— a mis padres que tanto os debo, por regalarme la vida y hacerme lo que soy, por vuestro apoyo y amor incondicional a lo largo de todos estos años; es un privilegio que el destino me eligiera como vuestro hijo. A mis hermanos y cuñados, por siempre estar ahí, en lo bueno y en lo malo, acompañando sin excusas; a mis sobrinos, en especial a ese pequeño gran valiente que me roba el corazón; a Bea y Paco, por acogerme con tanto cariño; a mis amigos, que tanto me han dado. Gracias a Joaquín, mentor, compañero y amigo, con quien me inicié en el mundo de la investigación, que me animó para este proyecto de escritura que tanto he disfrutado; gracias por darme siempre alas para volar. A todos mis compañeros del Grupo de Tamices Moleculares y allegados, soy consciente de lo afortunado que soy de trabajar con gente de tal calidad humana y en un ambiente tan agradable. Gracias a las distintas entidades financieras que me han permitido sondear ese fascinante mundo al otro lado del espejo molecular, y en particular al ICP y CSIC por ser anfitriones de mis asimétricas ideas. Gracias al equipo de Cultura Científica por creer en este proyecto literario. Quiero agradecer a Javier G.-H., Javier A. y Beatriz, mis primeros lectores y amables y condescendientes críticos, por la confianza que me disteis con vuestra temprana lectura del manuscrito, y por hacerme salir de la laberíntica encrucijada en que en ocasiones se convertían mis interminables frases. Y gracias por supuesto a Bea, mi fiel compañera hasta el sacrificio, con quien comencé a explorar el enigmático mundo de la quiralidad de manos de las efedrinas; por tu inestimable confianza y apoyo siempre, por creer en mí y hacerme creer en mí, por acelerar mi vida, hacerla más asimétrica —un dulce y tumultuoso remolino—, por derivarme hacia esa espiral viajera, por tu amor incondicional, por regalarme la felicidad, porque siempre fuiste tú. Gracias por todo, por tanto, por siempre…

Capítulo 1

Quiralidad: el mundo al otro lado del espejo

“Que no sepa tu mano izquierda lo que hace tu derecha”.

Dicho popular, frecuentemente repetido por mi madre durante mi infancia

Mirarnos en el espejo, maravillarnos con nuestro reflejo como Narciso, reconocernos en esa imagen proyectada —capacidad que los humanos solo compartimos con delfines, gorilas y orangutanes—. Algo que hacemos diariamente (unos durante más tiempo que otros), pero sin duda todos. ¿Qué misterios se esconden tras estos asombrosos objetos que reflejan nuestro mundo? Como científico que soy, les propongo comenzar nuestro viaje por el fascinante mundo al otro lado del espejo con un sencillo experimento. En la figura 1 pueden observar varias imágenes que les resultarán familiares, al menos tres de ellas: reconocerán la enigmática sonrisa de Lisa Gherardini, esposa de Francesco del Giocondo, más conocida como La Gioconda o la Mona Lisa, retratada por Leonardo da Vinci (A); la desesperación plasmada en el expresionismo de El grito, de Edvard Munch (B); la penetrante mirada de la niña afgana, probablemente el retrato fotográfico más famoso de todos los tiempos, que realizó Steve McCurry para National Geographic (D); y, aunque menos conocida, me permito la licencia de incluir la pensativa mirada de Jeanne Hébuterne, compañera hasta el sacrificio del pintor italia­­no Amadeo Modigliani (C). Fíjense detenidamente en los distintos retratos, ¿notan algo extraño en alguno de ellos? A no ser que quien me esté leyendo sea un experto en arte o esté muy familiarizado con estas obras, es probable que no repare en nada particular. El más observador quizá advierta un garabato en el cuadro de Jeanne Hébuterne (C) que está escrito con una extraña caligrafía. Busque ahora imágenes de cada uno de estos cuadros en internet y enseguida descubrirá la diferencia con los de la figura: todos ellos son la imagen especular de los retratos originales, donde la izquierda se ha invertido con la derecha. De hecho, todos esos retratos podrían haber existido en la realidad; el único detalle que desvela la reflexión especular es la firma del autor en el cuadro de Modigliani, debido a que nuestro sistema de escritura va de izquierda a derecha. En cambio, no me cabe duda de que se habrían percatado de una inversión arriba-abajo o delante-detrás.

Figura 1

A: La Gioconda, de Leonardo da Vinci. B: El grito, de Munch.C: Jean Hebuterne con gran sombrero, de Modigliani. D: La niña afgana, de Steve McCurry.

Por la otra izquierda…

A pesar de ser imágenes mundialmente conocidas, el conflicto al reconocer la diferencia con respecto al original se debe a la dificultad del ser humano de distinguir entre derecha e izquierda, lo que es consecuencia directa de nuestra simetría bilateral. Las plantas poseen simetría radial, donde únicamente se distingue arriba de abajo debido al efecto de la fuerza de la gravedad: abajo es el lado hacia donde atrae la gra­­vedad —hacia la tierra, donde tiene las raíces— y arriba, el contrario —con las hojas buscando el sol—. Sin embargo, debido a que están ancladas al suelo, en las plantas no podemos distinguir entre delante y detrás. Por el contrario, los animales poseen simetría bilateral, donde delante y detrás vienen claramente definidos por su capacidad de locomoción: delante es hacia donde nos movemos, que coincide con la dirección hacia la que miran nuestros ojos para facilitar nuestro desplazamiento, y detrás, el contrario —imagínense lo peligroso que sería si todos anduviéramos de espaldas—.

A grandes rasgos, los animales, incluido el ser humano, poseemos simetría bilateral, definida por un plano que divide nuestro cuerpo verticalmente, haciendo indistinguibles nuestros lados izquierdo y derecho. Este es el motivo por el que nos es difícil reconocer la alteración de los retratos de la figura 1 y, en general, por el que nos cuesta distinguir la izquierda de la derecha —a unos más que a otros—. No puedo evitar mencionar una anécdota que me ocurre en ocasiones cuando conduzco con mi mujer al lado indicándome el camino, y tengo que dar un volantazo cuando, al girar a la izquierda como me ha indicado, rectifica y me señala —cito textualmente—: “No, no. Por la otra izquierda”. De igual modo, el Ejército Imperial ruso tenía tantas dificultades para enseñar a los nuevos reclutas procedentes de zonas rurales a marchar al unísono —lo que implicaba distinguir derecha de izquierda—, que los instructores decidieron atar una tira de paja en el tobillo derecho y otra de heno en el izquierdo, y gritaban para dirigir la marcha de los soldados: paja, heno, paja, heno… Los ejércitos romanos también encontraron similares dificultades y asociaban la lanza con la mano derecha y el escudo con la izquierda. Richard Feynman, el famoso físico teórico norteamericano, cuya capacidad intelectual está más allá de toda duda, se fijaba en un lunar en su mano izquierda para distinguirla; e incluso Freud simulaba escribir algo con su mano para identificar la derecha. En mi caso, ya desde mi tierna infancia mi visionaria madre, previendo la que sería mi dedicación profesional futura, me entrenaba con ahínco para distinguir la diestra de la siniestra diciéndome: “Hijo, que no sepa tu mano izquierda lo que hace tu derecha”.

Pregúntense cómo le explicarían a un extraterrestre cuál es la derecha y cuál la izquierda sin hacer referencia a algún objeto externo. Esta paradoja fue planteada inicialmente por el filósofo Kant en su disquisición sobre izquierda y derecha, y luego la popularizó el científico y divulgador Martin Gardner como el problema de Ozma. Aunque la cuestión parece sencilla, su respuesta es sumamente complicada, y ya les adelanto que cualquier posible solución que se les ocurra tiene pocas probabilidades de éxito, como discutió Gardner en su libro El universo ambidiestro. Únicamente gracias a una sutil asimetría de las partículas que conforman la materia de la que está hecho el universo el problema tiene solución, pero para llegar a ella aún tenemos un largo camino que recorrer por el mundo al otro lado del espejo.

A través del espejo

La dificultad en distinguir la mano izquierda y la derecha está íntimamente relacionada con el hecho de que una es imagen especular de la otra. La reflexión en el espejo convierte la derecha en la izquierda —en realidad, lo que hace un espejo es invertir la estructura de lo que se refleja a lo largo del eje perpendicular al espejo, pero debido a nuestra simetría bilateral, nuestro cerebro lo identifica como una inversión izquierda-derecha—. En nuestro mundo real uno no puede cambiar una mano derecha por una izquierda; ¿qué misterioso mecanismo se esconde pues en el interior de los espejos para que sean capaces de trasponer esa condición derecha/izquierda de los objetos? Desafortunadamente, solo hay una persona —has­­ta donde yo conozco— que haya sido ca...

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