Entre isómeros y mutaciones

Hemos visto (en este post) cómo las moléculas orgánicas no dejan de ser eso, moléculas, y están sujetas a los desequilibrios que les puedan causar agentes externos como cualquier otra molécula del universo; desequilibrios que podían darse más fácil o difícilmente, en función de la estabilidad de la molécula. Ante cualquier agente externo, moléculas más estables mantendrían su composición con mayor éxito que moléculas inestables. Y Schrödinger se hacía eco de que las moléculas base de los organismos debían poseer cierta estabilidad pues, en caso contrario, difícilmente podrían contribuir a que dicho organismo se mantuviera vivo. Una estabilidad que, por otra parte, no podía ser tan férrea que no permitiera ciertas alteraciones importantes, y que darían lugar a las mutaciones.

 

Al respecto, Schrödinger realiza dos matizaciones. Una, que antes de que las moléculas cambien de un estado a otro de modo sustancial en la naturaleza, suelen darse con frecuencia transiciones a estados que no implican cambios apreciables en la configuración de la molécula vista en su conjunto, sino más bien a su comportamiento interno (relacionado con sus estados vibratorios, por ejemplo). Estas modificaciones vibratorias son relativamente fáciles de conseguir y, aunque físicamente puedan ser relevantes (no olvidemos de dónde provenía Schrödinger), poseen poca relevancia biológica, motivo por el cual no serán objeto de nuestra atención. Cuando hablemos de modificaciones moleculares, nos referiremos siempre a aquellas que suponen un cambio significativo en su configuración.

La segunda matización es un poco más compleja, y es más relevante a nuestros efectos. Tiene que ver con estos cambios significativos entre niveles diferentes. Por donde va Schrödinger es por el hecho de que, aunque los momentos origen y final de un cambio puedan estar relativamente próximos, y no presentar una dificultad demasiado grande para darse, sí que puede dificultarse por la existencia de algún estado intermedio por el que tenga que pasar la molécula en ese proceso de cambio, y que salvarlo sea más difícil.

Muy bien, a causa de un agente externo, se podría cubrir la diferencia de nivel entre los extremos, pero a causa de ese estadio intermedio ya no da. De modo que el tránsito puede quedar truncado por motivos ajenos al del mero suministro de energía. Sabido es que un mismo conjunto de átomos puede agruparse según diversas configuraciones moleculares: son los isómeros. La existencia de los isómeros es muy común; cuanto mayor sea la molécula, mayor es la probabilidad que se ofrece de isómeros. Es muy curioso cómo, en no pocos casos, con una pequeña variación en la configuración, aun contando con el mismo número de los distintos átomos, las propiedades físico-químicas de las sustancias son muy diferentes. Esto va a tener su relevancia en las mutaciones biológicas. De hecho, en su opinión será en estos casos difíciles en los que el cambio molecular es relevante.

Schrödinger explica —como se ve en la figura— que en no pocas ocasiones el paso de un estado a otro no es lineal, sino que hay obstáculos intermedios. Imaginémonos los isómeros correspondientes a los estados 1 y 2 de la siguiente figura; se observa cómo ambas moléculas son perfectamente estables, cada una en su nivel de energía; en cada caso, una leve modificación de su estado revierte sobre sí mismo, en beneficio de la estabilidad; como dice Schrödinger, ambas moléculas se comportan como si fueran ‘dos estados más bajos’. Se observa cómo no hay transiciones espontáneas de un estado al otro, sino que para que se dé dicha transición, es preciso pasar por el estado intermedio 3, un estado energético considerablemente más elevado. A juicio de Schrödinger serán este tipo de transiciones las únicas interesantes desde el punto de vista biológico: aquellas en que el salto de un isómero a otro está mediado por un estado que requiere una carga energética relevante, y que de alguna manera ‘protege’ a los estados 1 y 2 ya que, si bien es complicado pasar del 1 al 2, tampoco es sencillo volver del 2 al 1 (aunque el salto energético que tenga que salvar sea inferior, no deja de ser apreciable). Se aprecia como la energía que hay que suministrar para pasar del estado 1 al 2 no es la diferencia de nivel entre ellos dos, sino desde el estado 1 al 3. Y, en sentido opuesto, ese pico protege al nuevo estado 2 alcanzado, que ya no volvería inercialmente al nivel 1 por encontrarse a un nivel superior de energía, ya que, para hacerlo, debe salvar el punto 3. ¿Por qué son interesantes únicamente este tipo de transiciones? Pues porque, cuando no son así, su existencia es muy reducida, y los efectos de estos cambios no son duraderos, pasando inadvertidos, ya que, cuando se producen, suelen recaer en el estado primitivo puesto que no hay nada que lo impida, sin mayores consecuencias.