Исследовательская группа под руководством профессора Йосси Палтиеля из Еврейского университета в Иерусалиме и исследовательская группа из Вейцмана и IST в Австрии недавно провели исследование, которое выявило значительное влияние ядерного вращения на биологическую активность. Это открытие бросает вызов устоявшимся предположениям и открывает захватывающие возможности для прогресса в биотехнологии и квантовой биологии.
Исследователи обнаружили значительное влияние ядерного спина на биологические процессы, особенно на динамику кислорода в хиральной среде. Этот прорыв произведет революцию в биотехнологии, квантовой биологии, разделении изотопов и технологии ядерного магнитного резонанса. Источник: Труды Национальной академии наук.
Ученые долгое время считали, что ядерный спин не влияет на биологические процессы. Однако недавние исследования показали, что некоторые изотопы ведут себя по-разному в зависимости от их ядерного спина. Исследовательская группа сосредоточилась на стабильных изотопах кислорода (16O, 17O, 18O) и обнаружила, что ядерный спин оказывает значительное влияние на динамику кислорода в хиральной среде, особенно во время транспорта кислорода.
Результаты, опубликованные в престижном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), имеют потенциальное значение для контролируемого разделения изотопов и могут произвести революцию в технологии ядерного магнитного резонанса (ЯМР).
Ведущий исследователь профессор Йосси Палтиель выразил волнение по поводу последствий этих результатов. Он сказал: «Наше исследование показывает, что ядерный спин играет решающую роль в биологических процессах, предполагая, что манипулирование ядерным спином может привести к прорывным применениям в биотехнологии и квантовой биологии. Это потенциально может произвести революцию в процессе фракционирования изотопов и открыть новые возможности в таких областях, как ядерный магнитный резонанс».
Исследователи изучают «странное» поведение крошечных частиц в живых существах. Например, изучение квантовых эффектов в навигации птиц может помочь некоторым птицам найти дорогу в дальних путешествиях. У растений эффективное использование солнечного света для получения энергии подвержено квантовым эффектам.
Эта связь между миром крошечных частиц и живыми существами, вероятно, возникла миллиарды лет назад, когда начала зарождаться жизнь и родились молекулы особой формы, известные как хиральность. Хиральность важна, потому что только молекулы правильной формы могут выполнять ту работу, которую им необходимо выполнять в живых организмах.
Связь между киральностью и квантовой механикой обнаруживается в «спине», который действует как крошечная форма магнетизма. Хиральные молекулы могут взаимодействовать с частицами по-разному в зависимости от их спина, что называется «спиновой селективностью, индуцированной киральности» (CISS).
Ученые обнаружили, что вращение влияет на крошечные частицы, такие как электроны, в жизненных процессах с участием хиральных молекул. Они хотели изучить, влияет ли вращение на более крупные частицы, такие как ионы и молекулы, которые являются основой биологического транспорта. Поэтому они провели эксперименты с использованием частиц воды с разными спинами. Результаты показывают, что вращение влияет на поведение воды в клетках: вода поступает в клетки с разной скоростью и реагирует уникальным образом, когда в ней участвуют хиральные молекулы.
Это исследование подчеркивает важность вращения в жизненных процессах. Понимание и контроль вращения может иметь серьезные последствия для того, как работают живые существа. Это также может помочь улучшить медицинскую визуализацию и создать новые способы лечения заболеваний.