تكشف دراسة جديدة كيف يؤثر الدوران النووي على العمليات البيولوجية، مما يتحدى الافتراضات القائمة منذ زمن طويل

النتائج التي نشرت في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم (PNAS) المرموقة، لها آثار محتملة على فصل النظائر الخاضعة للرقابة ويمكن أن تحدث ثورة في تكنولوجيا الرنين المغناطيسي النووي (NMR).

وأعرب الباحث الرئيسي البروفيسور يوسي بالتيل عن سعادته بشأن الآثار المترتبة على هذه النتائج. وقال: "تظهر دراستنا أن الدوران النووي يلعب دورًا حاسمًا في العمليات البيولوجية، مما يشير إلى أن التلاعب بالدوران النووي يمكن أن يؤدي إلى تطبيقات مذهلة في التكنولوجيا الحيوية وبيولوجيا الكم. وهذا لديه القدرة على إحداث ثورة في عملية تجزئة النظائر وإدخال إمكانيات جديدة في مجالات مثل الرنين المغناطيسي النووي."

كان الباحثون يدرسون السلوك "الغريب" للجزيئات الصغيرة في الكائنات الحية. على سبيل المثال، قد تساعد دراسة التأثيرات الكمومية في ملاحة الطيور بعض الطيور على إيجاد طريقها في الرحلات الطويلة. في النباتات، يخضع الاستخدام الفعال لأشعة الشمس للحصول على الطاقة لتأثيرات كمومية.

من المحتمل أن يعود هذا الارتباط بين عالم الجزيئات الصغيرة والكائنات الحية إلى مليارات السنين، عندما بدأت الحياة في الظهور وولدت الجزيئات ذات الأشكال الخاصة المعروفة باسم اللاتماثلية. تعتبر عدم الانطباق مهمة لأن الجزيئات ذات الشكل الصحيح فقط هي التي يمكنها القيام بالوظائف التي تحتاج إلى القيام بها في الكائنات الحية.

تم العثور على الرابط بين اللامركزية وميكانيكا الكم في "السبين"، الذي يعمل كشكل صغير من أشكال المغناطيسية. يمكن أن تتفاعل الجزيئات اللامركزية مع الجزيئات بشكل مختلف اعتمادًا على دورانها، وهو ما يسمى "انتقائية الدوران الناجم عن عدم الانطباق" (CISS).

اكتشف العلماء أن الدوران يؤثر على الجزيئات الصغيرة مثل الإلكترونات في العمليات الحيوية التي تتضمن الجزيئات اللولبية. لقد أرادوا دراسة ما إذا كان الدوران يؤثر أيضًا على الجزيئات الأكبر حجمًا، مثل الأيونات والجزيئات، التي تشكل أساس النقل البيولوجي. لذلك أجروا تجارب باستخدام جزيئات الماء ذات الدورانات المختلفة. أظهرت النتائج أن الدوران يؤثر على سلوك الماء في الخلايا، حيث يدخل الماء إلى الخلايا بسرعات مختلفة ويتفاعل بطرق فريدة عندما يتعلق الأمر بالجزيئات اللولبية.

تسلط هذه الدراسة الضوء على أهمية الدوران في عمليات الحياة. إن فهم الدوران والتحكم فيه يمكن أن يكون له آثار كبيرة على كيفية عمل الكائنات الحية. وقد يساعد أيضًا في تحسين التصوير الطبي وإنشاء طرق جديدة لعلاج الأمراض.