一种奇怪的量子效应可能解释生物学最大的谜团之一

电子自旋可能会巧妙地打破镜像分子之间的对称性,有助于解释为什么生物学选择了一只分子手。科学家们可能已经发现了生物学最古老的谜团之一的量子水平线索:为什么生命压倒性地偏爱一只分子“手”而不是它的镜像。一项新的研究指出电子自旋,一种微妙的量子特性,作为一种[...]

来源:SciTech日报

电子自旋可能会巧妙地打破镜像分子之间的对称性,有助于解释为什么生物学选择了一只分子手。

科学家可能已经发现了生物学最古老的谜团之一的量子水平线索:为什么生命压倒性地偏爱一只分子“手”而不是它的镜像。一项新的研究指出电子自旋(一种微妙的量子特性)可能有助于解释同手性,即生命对关键分子的“手性”版本的偏好。

当电子穿过互为镜像的分子时,它们的自旋似乎以略有不同的方式与每种形式相互作用。这些微小的差异在化学反应和电子传输等过程中可能很重要。

尽管分子在不移动或不反应时在化学上看起来是相同的,但这种与自旋相关的不平衡可能会给一种形式带来重复的优势,帮助一只“手”在生物学中占据主导地位。结果表明,量子物理学可能在塑造生命的分子基础方面发挥了意想不到的作用。

用手习惯的量子线索

一组科学家发现了一种物理机制,可能有助于解决科学中一个未解决的重大问题:为什么生命依赖于许多分子的一种“手性”版本,而在很大程度上排除了另一种分子。

在希伯来大学纳米科学和纳米技术中心的 Yossi Paltiel 教授和魏茨曼研究所的 Ron Naaman 教授领导的一项新研究中,科学家们表明,电子自旋(一种基本的量子特性)可以使镜像分子在参与活动过程时表现出不同的行为,即使这两种形式在其他方面是相同的。

生命所依赖的许多分子以两种相互镜像的形式存在。这些形式称为对映体。从化学角度来看,它们几乎相同。但生物学强烈支持一种形式:氨基酸几乎总是以一种形式出现,而糖通常以相反的形式出现。

Spin 打破了镜像规则