生物过程中的核自旋效应

　　耶路撒冷希伯来大学约西·帕尔蒂尔教授领导的一个研究小组发现，核自旋影响生物过程，挑战了长期以来的观点。他们发现某些同位素在手性环境中表现不同，影响氧的动力学和运输。这一突破将推动生物技术、量子生物学和核磁共振技术的发展，在同位素分离和医学成像方面具有潜在的应用前景。

　　

由耶路撒冷希伯来大学的Yossi Paltiel教授领导的研究小组与来自HUJI, Weizmann和IST奥地利的小组进行了一项新的研究，揭示了核自旋对生物过程的影响。这一发现挑战了长期以来的假设，并为生物技术和量子生物学的进步开辟了令人兴奋的可能性。

长期以来，科学家们一直认为核自旋对生物过程没有影响。然而，最近的研究表明，某些同位素由于其核自旋而表现不同。研究小组专注于稳定的氧同位素(16O, 17O, 18O)，发现核自旋在手性环境中显著影响氧动力学，特别是在氧的传输中。

该研究结果发表在著名的《美国国家科学院院刊》(PNAS)上，对控制同位素分离具有潜在意义，并可能彻底改变核磁共振(NMR)技术。

首席研究员Yossi Paltiel教授对这些发现的重要性表示兴奋。他说:“我们的研究表明，核自旋在生物过程中起着至关重要的作用，这表明对它的操纵可能会导致生物技术和量子生物学的突破性应用。这可能会彻底改变同位素分馏过程，并在核磁共振等领域开辟新的可能性。”

故事的细节

研究人员一直在研究生物体内微小粒子的“奇怪”行为，为量子效应改变生物过程的一些地方提供资金。例如，研究鸟类导航量子效应可以帮助一些鸟类在长途旅行中找到路。在植物中，有效地利用太阳光作为能量受到量子效应的影响。

微小的粒子世界和生物之间的这种联系可能可以追溯到数十亿年前，当时生命开始出现，具有特殊形状的分子被称为手性。手性很重要，因为只有形状正确的分子才能在生物体内发挥作用。

手性量子力学之间的联系是在“自旋”中发现的，它就像一种微小的磁性。手性分子可以根据它们的自旋与粒子发生不同的相互作用，产生一种叫做手性诱导自旋选择性(CISS)的东西。

科学家们发现，在涉及手性分子的生命过程中，自旋会影响电子等微小粒子。他们想看看自旋是否也会影响较大的粒子，比如离子和分子，它们是生物运输的基础。因此，他们用具有不同自旋的水粒子做了实验。结果表明，自旋影响了水在细胞中的行为，当涉及手性分子时，水会以不同的速度进入细胞，并以独特的方式发生反应。

这项研究强调了旋转在生命过程中的重要性。理解和控制自旋可能会对生物的工作方式产生重大影响。它还可能有助于改善医学成像，创造治疗疾病的新方法。

这项研究是来自不同机构的科学家共同努力的结果，包括希伯来语地球科学与生命科学研究所和魏茨曼研究所，该研究由希伯来大学应用物理系领导。

文章标题

Nuclear spin effects in biological processes