۲۱ مه ۲۰۲۶ • پسخ بنسون اورشلیم، ۲۱ مه ۲۰۲۶ (TPS-IL) — یک مطالعه جدید اسرائیلی نشان میدهد که جهت میدان مغناطیسی ممکن است بر رفتار مولکولهای زیستی کلیدی تأثیر بگذارد؛ یافتهای که میتواند به روشن شدن شیمی اساسی مرتبط با منشأ حیات کمک کند.
این تحقیق توسط دانشمندان دانشگاه عبری اورشلیم و مؤسسه علوم وایزمن انجام شده است. این مطالعه نشان میدهد که تفاوتهای ظریف بین اتمها میتواند بر نحوه حرکت و واکنش مولکولها هنگام قرار گرفتن در معرض میدانهای مغناطیسی و یک ویژگی کوانتومی شناخته شده به نام اسپین الکترون تأثیر بگذارد.
این مطالعه به رهبری پروفسور یوسی پالتیل از دانشگاه عبری اورشلیم و پروفسور میشال شارون از مؤسسه علوم وایزمن انجام شد.
محققان بر روی ال-متیونین، یک اسید آمینه که به عنوان یکی از بلوکهای سازنده اساسی حیات عمل میکند، تمرکز کردند. مانند بسیاری از مولکولهای زیستی، متیونین کایرال است، به این معنی که در دو شکل آینهای وجود دارد، شبیه به دست چپ و راست. حیات روی زمین تقریباً منحصراً از یکی از این اشکال استفاده میکند و دانشمندان مدتهاست که به دنبال درک دلیل آن هستند.
برای بررسی، این تیم محلول متیونین را از یک فیلتر تخصصی حاوی ذرات مغناطیسی ریز عبور دادند. برخی از مولکولها حاوی ایزوتوپ سنگینتر کربن (کربن-۱۳ به جای کربن-۱۲ رایجتر) بودند.
نتایج غیرمنتظره بود.
مولکولها به جهت مغناطیسی پاسخ میدهند
بسته به جهت میدان مغناطیسی، مولکولهای سنگینتر و سبکتر رفتار متفاوتی از خود نشان دادند. در برخی موارد، مولکولهای سنگینتر کندتر حرکت میکردند در حالی که مولکولهای سبکتر سریعتر عبور میکردند. در موارد دیگر، الگو معکوس شد، گویی مولکولها به طور موقت نگهداری و سپس آزاد میشدند.محققان گفتند که این اثرات «تصادفی نبودند»، بلکه سازگار، قابل اندازهگیری و مستقیماً با جهتگیری مغناطیسی مرتبط بودند.
برای توضیح این پدیده، دانشمندان اسپین الکترون را که یک ویژگی کوانتومی است و در آن الکترونها و هستههای اتمی مانند اجسام چرخان کوچک رفتار میکنند، بررسی کردند. جهت اسپین میتواند بر نحوه تعامل آنها با مواد تأثیر بگذارد.
مولکولهای کایرال مانند متیونین از قبل شناخته شدهاند که از طریق مکانیزمی به نام «انتخابپذیری اسپین القایی کایرال» با اسپین الکترون تعامل دارند. به زبان ساده، شکل مولکول میتواند بر نحوه حرکت الکترونها از طریق آن تأثیر بگذارد.
محققان دریافتند که این اثر به ایزوتوپها نیز گسترش مییابد - اتمهایی که تقریباً یکسان هستند اما از نظر جرم و اسپین هستهای کمی متفاوت هستند.
محققان گفتند: «این کار اسپین را به عنوان یک بازیگر جدید در شیمی ایزوتوپ معرفی میکند.»
ایزوتوپها به عنوان «اثر انگشت» در علم عمل میکنند و به محققان کمک میکنند تا منشأ مولکولها را ردیابی کرده و فرآیندهای شیمیایی، از جمله آنهایی که با ظهور حیات در زمین اولیه مرتبط هستند، را درک کنند.
این یافتهها همچنین ممکن است به درک چگونگی ترجیح حیات به یک شکل «دستدار» از مولکولها نسبت به دیگری کمک کند، که یک سؤال دیرینه در زیستشناسی است.
محققان پیشنهاد میکنند که محیطهای مغناطیسی، که احتمالاً در زمین اولیه وجود داشتهاند، ممکن است بر اینکه کدام مولکولها تشکیل شده و باقی ماندهاند تأثیر گذاشته و تکامل شیمیایی اولیه را به طور ظریف شکل داده باشند.
کنترل بهبود یافته بر جداسازی ایزوتوپها همچنین میتواند کاربردهای عملی داشته باشد، از جمله تصویربرداری پزشکی کارآمدتر، فناوریهای درمان سرطان، ردیابی منابع آلودگی، نظارت بر چرخه آب و حمایت از تحقیقات آب و هوایی. کاربردهای اضافی ممکن است شامل باستانشناسی و زمینشناسی، به ویژه تاریخگذاری رادیوکربن باشد.
این مطالعه همچنین به زمینه زیستشناسی کوانتومی مربوط میشود که بررسی میکند آیا اثرات کوانتومی مانند اسپین الکترون در سیستمهای زیستی نقش دارند یا خیر. اگر میدانهای مغناطیسی بتوانند به شیوهای وابسته به اسپین بر مولکولها تأثیر بگذارند، ممکن است نشان دهد که پدیدههای در مقیاس کوانتومی در شکلدهی فرآیندهای اساسی زیستی نقش داشتهاند.
محققان نتیجه گرفتند که اسپین و مغناطیس «یک لایه جدید از کنترل را در شیمی معرفی میکنند.»
این یافتهها در مجله علمی معتبر Chem منتشر شده است.
