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E’ l’entropia a determinare la predilezione delle molecole biologiche per la sinistra.

Ogni molecola biologicamente attiva in teoria può avere due forme che sono una l’immagine speculare dell’altra. In realtà però in natura si osserva solo la forma sinistrorsa, o levogira. La causa di questa preferenza – nota come chiralità – è tuttora enigmatica, ma un primo passo verso la soluzione viene ora da un esperimento su un sistema non biologico, secondo il quale la chiralità sarebbe un effetto spontaneo di processi entropici.

Quasi tutte le molecole si possono presentare in due forme distinte, l’una immagine speculare dell’altra, come la mano destra e quella sinistra. Ciò significa che non possono essere sovrapposte o, come si dice in gergo tecnico, presentano una chiralità sinistrorsa (o levogira) o destrorsa (o destrogira). Un fatto singolare che ha sempre affascinato i biologi e non ha mai trovato spiegazione, è che tutte le molecole biologicamente attive, e fra queste le proteine, di quasi tutti gli organismi mostrano una chiralità levogira.

Un primo passo verso la soluzione di questo enigma viene ora da una ricerca condotta da Thomas G. Mason, docente di chimica e di fisica all’Università della California a Los Angeles, che in un articolo pubblicato su “Nature Communications” mostra come, in particolari condizioni, le strutture chirali emergano spontaneamente per effetti di processi entropici, come, per esempio, il moto browniano.

Mason e collaboratori sono partiti dalla seguente domanda: “E’ possibile che questa preferenza biologica di una chiralità particolare abbia un’origine fisica?”. Hanno quindi cercato di scoprire se la chiralità potesse manifestarsi anche in sistemi non biologici che partissero da una condizione in cui fosse assente qualsiasi elemento di chiralità.

La loro scelta è caduta su un sistema molto elementare, composto da triangoli equilateri: “Oggetti come le nostre mani – spiega Masoin – sono chirali, mentre oggetti come i triangoli equilateri sono achirali, possono cioè essere facilmente sovrapposti uno all’altro.”

Grazie a una tecnica litografica hanno realizzato milioni di microparticelle a forma di triangoli achirali, e hanno poi studiato al microscopio elettronico sistemi molto densi di queste particelle litografiche triangolari disperse in un mezzo acquoso. Con loro stessa sorpresa, hanno scoperto che nel tempo i triangoli achirali si disponevano spontaneamente in modo da formare due “super-strutture” triangolari, ciascuna delle quali presentava una particolare chiralità.

“E’ abbastanza bizzarro”, ha ammesso Mason. “Se si parte da componenti achirali, i triangoli sottoposti a moto browniano, si finisce con la formazione spontanea di superstrutture dotate di chiralità. Personalmente non avrei previsto che sarebbe successo prima di un milione di anni.”

In questo caso, quando le particelle triangolari sono diffuse e interagiscono in condizioni di densità molto elevata su una superficie piana, ciascuna particella può massimizzare il proprio “spazio di manovra” trovando un ordine parziale come cristallo liquido (una fase di materia intermedia fra quella liquida e quella solida) fatto di super-strutture chirali di triangoli.

“Abbiamo scoperto che due soli ingredienti fisici, entropia e forma delle particelle, sono sufficienti a causare l’apparizione spontanea della chiralità nei sistemi densi”, conclude Mason.

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