Supongo que una forma mejor de plantear la pregunta sería: ¿Hay compuestos que existen en la biología que los humanos no tienen la capacidad de producir en un laboratorio?
Sospecho que, en su forma actual, esta pregunta se basa en gran medida en la opinión. En la actualidad, tal y como está en septiembre de 2015, existen definitivamente limitaciones. Pero nunca digas nunca.
En la escala de las moléculas pequeñas, Maitotoxina es un famoso ejemplo de molécula que aún no se ha sintetizado en el laboratorio. Pero quizá sólo sea cuestión de tiempo ( o dinero )
Impresión 3D y síntesis automatizada está ampliando el alcance de la síntesis de pequeñas moléculas, dando más flexibilidad a la síntesis de objetivos recalcitrantes.
A mayor escala, el ADN humano contiene hasta unos 300 millones de pares de bases. Actualmente, el el mayor ADN sintetizado en el laboratorio es de unos 600.000 pares de bases, así que todavía está lejos. Sin embargo, con el aumento de la capacidad en áreas como síntesis de genes artificiales La replicación completa del ADN no es imprevisible. Un día.
Trabajo en un laboratorio de síntesis de productos naturales, así que su pregunta se refiere exactamente a lo que hago cada día.
Existe el término "química de papel", que describe las reacciones que uno ha dibujado en un papel (una tarea bastante fácil en la vida de un químico en el laboratorio) pero que en realidad aún no ha realizado. La mayor parte del trabajo de un estudiante de doctorado es química de papel: Pensar en cómo sintetizar una molécula, intentar las reacciones, descubrir que ocurre algo inesperado, racionalizarlo, lamentar la tonta idea que se tuvo y pasar a la siguiente reacción química en papel. Con la química de papel, todo es posible.
En realidad, suele ser necesaria una tesis doctoral para una molécula de complejidad media. Algunos colegas tienen suerte y la terminan en un año porque todo funcionó, otros tienen mala suerte y no terminan su proyecto en cuatro años y medio porque nada funcionó. O funcionó, pero sólo en $10\,\%$ rendimiento. O ha funcionado, pero el grupo protector se ha caído y hay que volver a instalarlo; todas esas pequeñas molestias del trabajo diario en el laboratorio.
La naturaleza fabrica sus biomoléculas, tanto los metabolitos primarios como los secundarios, de forma extremadamente eficiente; normalmente con rendimientos cercanos a $100\,\%$ y en una forma de síntesis muy atómica. La química de laboratorio suele tratar con rendimientos inferiores a $95\,\%$ La separación de los productos secundarios no deseados y el uso de grupos protectores voluminosos. En muchas clases universitarias sobre productos naturales se muestran dos imágenes de cómo lo hace la naturaleza (al estilo de la cadena de montaje) y cómo lo hacen los químicos (un herrero con un martillo), para destacar estas diferencias.
La razón de esta diferencia de eficiencia son los 4.500 millones de años de optimización por los que ha pasado la naturaleza, mientras que la humanidad sólo ha tenido unos 150 años para optimizar su química. Tal vez nuestra eficiencia se ponga al día algún día. O tal vez no.
A largo plazo, no creo que haya una molécula que no pueda ser sintetizada in vitro . Por otro lado, hay ejemplos como el de la maitotoxina (19 años hasta ahora) que muestran el tiempo que puede llevar una sola molécula. Creo que leí sobre una molécula cuya síntesis total tardó 24 años en Clásicos de la síntesis total III - es el equivalente lineal de 8 tesis doctorales. Así que probablemente dependa de la resistencia de la humanidad que las moléculas extremadamente complejas se sinteticen o no.
Es una pregunta difícil, pero sospecho que la respuesta es sí . La definición original de orgánico molécula era una que sólo podía fabricarse en un organismo, lo que resultó ser falso. Puede ser cierto que haya moléculas que no Sin embargo, saber cómo sintetizar, ¡pero eso no impide que lo averigüemos en el futuro! Por ejemplo, logramos sintetizar la vitamina B12, lo que fue una gran hazaña. Así que es posible que haya compuestos que no podamos sintetizar hoy pero eso no es un buen indicador de lo que podríamos hacer en el futuro.
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En resumen, podemos sintetizar cualquier cosa bioorgánica, pero en algunos casos eso sería prohibitivamente caro.
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Esto depende de la limitación de la tecnología. En teoría, se pueden sintetizar todas las enzimas responsables de la biosíntesis de una molécula, inmovilizarlas y crear un reactor que sintetice el producto deseado. Pero por qué gastar dinero cuando se puede hacer fácilmente utilizando microorganismos.