Tutkimus, joka on julkaistu Proceedings of the National Academy of Sciences -lehdessä, osoittaa, että protonien siirto ei ole pelkästään kemiallinen prosessi. Siihen liittyy myös kvanttifysiikan ilmiöitä, kuten elektronien spin ja molekyylikiraalisuus. Tämä löytö voisi muuttaa ymmärrystämme biologisista prosesseista.
Tutkijat käyttivät kokeissaan lysozymikristalleja. He havaitsivat, että elektronien injektoiminen tietyllä spinillä muutti protonien liikkuvuutta. Tämä ilmiö liittyy kiraalifononien virityksiin, jotka ovat värähtelyjä kiteisessä verkossa.
Ilmiö, jota kutsutaan CISS-vaikutukseksi (Chiral Induced Spin Selectivity), selittää, miten kiraaliset molekyylit vuorovaikuttavat eri tavoin elektronisten spinnien kanssa. Tämä vuorovaikutus vaikuttaa suoraan protonien siirtoon, joka on elämälle välttämätön prosessi.
Tämän löydön vaikutukset ovat laajat. Se voi johtaa uusien teknologioiden kehittämiseen, jotka ovat inspiroituneet biologisista prosesseista. Tutkijat miettivät sovelluksia lääketieteessä, energiateknologiassa ja nanoteknologiassa.
Tiimi, jota johtavat Jerusalemin hebrealaisen yliopiston tutkijat, on tehnyt yhteistyötä Weizmann-instituutin ja Ben Gurionin yliopiston asiantuntijoiden kanssa. Heidän työnsä luo siltaa kvanttifysiikan ja biokemian välille, tarjoten kattavamman näkemyksen elämän mekanismeista.
Mitä CISS-vaikutus tarkoittaa?
CISS-vaikutus, eli Chiral Induced Spin Selectivity, on kvanttifysiikan ilmiö, jossa kiraaliset molekyylit suodattavat elektroneja niiden spinin mukaan. Tämä tarkoittaa, että nämä molekyylit voivat suosia yhtä elektronista spiniä toisen sijaan, vaikuttaen siten kemiallisiin reaktioihin.
Tämä vaikutus on erityisen tärkeä biologisissa järjestelmissä, joissa molekyylien kiraalisuus on läsnä kaikkialla. Se selittää, miten tietyt reaktiot voivat olla tehokkaampia tai valikoivampia riippuen osallistuvien elektronien spinistä.
CISS-vaikutuksen mahdolliset sovellukset ovat lukuisia, aina uusien materiaalien suunnittelusta biologisten mekanismien syvälliseen ymmärtämiseen. Tämä on nopeasti kehittyvä tutkimusalue, joka sijaitsee fysiikan ja biologian rajalla.