Фізики досягли значного прогресу в дослідженні руху протонів в живих організмах, виявивши, що цей процес виходить за межі хімії. Відкриття, яке було опубліковано в журналі PNAS, може стати основою для нових технологій, здатних імітувати або контролювати біологічні функції.
Дослідження встановило, що молекулярна динаміка, важлива для життя, включає складні механізми, в яких протони відіграють ключову роль. Ці субатомні частинки є критично важливими для засвоєння енергії в клітинах та виконують різноманітні функції в живих системах.
Дослідники тривалий час вважали, що перенесення протонів у біологічних системах є чисто хімічним процесом. Проте нові дані відкривають квантову природу цього руху, розширюючи наші знання про те, як енергія та інформація пересуваються в живих організмах.
Фізики виявили, що рух протонів у живих системах пов’язаний з рухом електронів, які обертаються навколо ядра атома. Відзначено, що між спіном електронів і перенесенням протонів є безпосередній зв’язок. Спін — це квантова характеристика, що змушує електрони вести себе як мініатюрні магніти, впливаючи на переміщення протонів у хіральних середовищах, таких як білки.
У рамках експериментів фізики досліджували біологічні кристали, включаючи лізоцим – фермент, що міститься у всіх живих організмах. Вчені були здивовані, коли вони зрозуміли, що електрони і протони діють не окремо, а їхні рухи тісно пов’язані. Надання електронам певного спіну полегшувало або ускладнювало переміщення протонів у кристалі, залежно від того, який спін вони мали.
Ці результати відкривають нові перспективи для створення технологій, здатних відтворювати біологічні процеси або змінювати передачу інформації всередині клітин. Вчені вважають, що це сполучення квантової фізики та біохімії може не тільки покращити розуміння основних механізмів життя, але й стимулювати розвиток нових інновацій у сферах біотехнологій і матеріалознавства.
