研究小组首次发现，生物系统中质子的运动不是“纯粹的化学运动”。

分子动力学对生命至关重要，这是一个复杂的过程，基本上是由质子驱动的。

我们每天都会遇到它们，它们与肥皂和乳液的pH值有关。

质子在生命系统中起着至关重要的作用，在细胞中产生能量和无数其他功能。

多年来，科学家们认为生物中的质子传输主要是一个化学过程 —— 水分子和氨基酸之间的简单跳跃游戏。

但现在，新的研究揭示了一个令人惊讶的转折，一个隐藏在生命结构中的量子秘密。

“我们的发现表明，质子在生物系统中的运动方式不仅与化学有关，还与量子物理学有关。这为理解信息和能量如何在生物体内传递打开了新的大门，”来自耶路撒冷希伯来大学应用物理系和纳米中心的纳玛·戈伦说。

量子秘密

来自耶路撒冷希伯来大学的一个团队，与魏茨曼研究所的Ron Naaman教授和本古里安大学的Nurit Ashkenasy教授一起，实现了这一重大的科学飞跃。

它们提供了对生命内部机制的新理解，由电子和质子运动之间意想不到的联系驱动。

研究小组首次发现，生物系统中质子的运动不是“纯粹的化学运动”。

该研究表明，在手性生物环境（如蛋白质）中，电子自旋和质子转移之间存在直接联系。

研究小组的重点是生物晶体，包括溶菌酶，一种存在于整个生物世界的酶。

他们的发现令人惊讶：电子和质子不仅仅是独立运动；它们的行动紧密相连。

带自旋的电子

该团队展示了通过注入具有特定自旋的电子 —— 一种使它们表现得像微小磁铁的量子特性 —— 它们可以影响质子通过溶菌酶晶体的容易程度。

有趣的是，注入具有一个自旋的电子使质子的运动更容易，而注入具有相反自旋的电子明显地阻碍了质子的运动。

这种显著的效应与所谓的手性声子的激发有关，即晶体结构中的微小振动。

这些振动起到了桥梁的作用，调解了电子自旋和质子迁移率之间的相互作用。

这种现象源于手性诱导自旋选择性（CISS）效应，该效应揭示了手性分子如何根据其自旋与电子发生不同的相互作用。

“电子自旋和质子运动之间的这种联系可能会导致模仿生物过程的新技术，甚至是控制细胞内信息传递的新方法，”主要作者之一Yossi Paltiel说。

该团队表示，将量子物理学和生物化学联系起来，可以更深入地了解生命的基本机制，并为开发模仿或操纵生物过程的技术开辟了可能性。

它还可能导致各个领域的创新技术的发展，包括能源和纳米技术。

研究结果发表在《美国科学院院刊》上。

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