По сообщению Песаха Бенсона • 21 мая 2026 г. Иерусалим, 21 мая 2026 г. (TPS-IL) — Новое израильское исследование предполагает, что направление магнитного поля может влиять на поведение ключевых биологических молекул, что может пролить свет на фундаментальную химию, связанную с происхождением жизни.
Исследование было проведено учеными из Еврейского университета в Иерусалиме и Института науки имени Вейцмана. Оно указывает на то, что незначительные различия между атомами могут влиять на то, как молекулы движутся и реагируют при воздействии магнитных полей и квантового свойства, известного как спин электрона.
Исследование возглавляли профессор Йоси Палтиель из Еврейского университета в Иерусалиме и профессор Михаль Шарон из Института науки имени Вейцмана.
Исследователи сосредоточились на L-метионине, аминокислоте, которая является одним из основных строительных блоков жизни. Как и многие биологические молекулы, метионин является хиральным, то есть существует в двух зеркально-симметричных формах, подобно левой и правой рукам. Жизнь на Земле использует почти исключительно одну из этих форм, и ученые давно пытаются понять, почему.
Для исследования команда пропустила раствор метионина через специализированный фильтр, содержащий крошечные магнитные частицы. Некоторые из молекул содержали более тяжелый изотоп углерода (углерод-13 вместо более распространенного углерода-12).
Результаты оказались неожиданными.
Молекулы реагируют на направление магнитного поля
В зависимости от направления магнитного поля более тяжелые и легкие молекулы вели себя по-разному. В одних случаях более тяжелые молекулы двигались медленнее, а более легкие проходили быстрее. В других случаях закономерность менялась на противоположную, как будто молекулы временно задерживались, а затем высвобождались.
Исследователи заявили, что эти эффекты были «не случайными», а последовательными, измеримыми и напрямую связанными с магнитной ориентацией.
Чтобы объяснить это явление, ученые изучили спин электрона — квантовое свойство, при котором электроны и атомные ядра ведут себя как крошечные вращающиеся объекты. Направление спина может влиять на их взаимодействие с материалами.
Известно, что хиральные молекулы, такие как метионин, взаимодействуют со спином электрона посредством механизма, называемого хирально-индуцированной спиновой селективностью. Проще говоря, форма молекулы может влиять на движение электронов через нее.
Исследователи обнаружили, что этот эффект распространяется и на изотопы — атомы, которые почти идентичны, но незначительно различаются по массе и спину ядра.
«Эта работа представляет спин как нового игрока в химии изотопов», — заявили исследователи.
Изотопы служат «отпечатками пальцев» в науке, помогая исследователям отслеживать происхождение молекул и понимать химические процессы, в том числе связанные с возникновением жизни на ранней Земле.
Полученные результаты также могут способствовать пониманию того, как жизнь стала предпочитать одну «хиральную» форму молекул другой, что является давним вопросом в биологии.
Исследователи предполагают, что магнитные среды, возможно, существовавшие на ранней Земле, могли повлиять на то, какие молекулы образовывались и сохранялись, тонко формируя раннюю химическую эволюцию.
Улучшенный контроль над разделением изотопов также может иметь практическое применение, включая более эффективную медицинскую визуализацию, технологии лечения рака, отслеживание источников загрязнения, мониторинг водных циклов и поддержку климатических исследований. Дополнительные области применения могут включать археологию и геологию, особенно радиоуглеродное датирование.
Исследование также связано с областью квантовой биологии, которая исследует, играют ли квантовые эффекты, такие как спин электрона, роль в биологических системах. Если магнитные поля могут влиять на молекулы зависимым от спина образом, это может указывать на то, что явления квантового масштаба способствовали формированию фундаментальных биологических процессов.
Исследователи пришли к выводу, что спин и магнетизм «вводят новый уровень контроля в химию».
Результаты были опубликованы в рецензируемом журнале Chem.
