У нас всередині існує квантова фізика: науковці вперше виявили те, що їх дуже здивувало

Дослідження опубліковано в журналі PNAS, пише Interesting Engineering.

Молекулярна динаміка необхідна для життя, і це складний процес, в основі якого лежить протон. Протони, субатомні частинки, відіграють життєво важливу роль у живих системах для виробництва енергії в клітинах і мають багато інших функцій.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Квантова таємниця живих організмів

Протягом багатьох років учені вважали, що перенесення протонів у біологічних системах є хімічним процесом, тобто це просте переміщення між молекулами води та амінокислотами. Але тепер фізики розкрили квантову таємницю, яка ховається всередині живих організмів.

За словами авторів дослідження, вони виявили, що спосіб руху протонів у біологічних системах — це не тільки хімія, а й квантова фізика. Це відкриття дає більше можливостей для поліпшеного розуміння того, як інформація та енергія передаються всередині живих істот.

Фізики представили нове розуміння внутрішніх механізмів життя, засноване на несподіваному зв'язку між рухом електронів і протонів. Якщо протони — це частинка ядра атома, то електрони кружляють навколо цього ядра. Фізики вперше з'ясували, що рух протонів у біологічних системах не є суто хімічним процесом.

Вони виявили прямий зв'язок між спіном (власний момент імпульсу) електрона і перенесенням протонів у хіральних біологічних середовищах, таких як білки. Хіральність у хімії — це властивість молекули не поєднуватися в просторі зі своїм дзеркальним відображенням.

Дивовижне відкриття фізиків

Вчені вивчили біологічні кристали, включно з лізоцимом, ферментом, який зустрічається у всіх живих істот. Фізики здивувалися, коли виявили, що електрони і протони не рухаються незалежно, а їхні рухи тісно пов'язані.

Фізики з'ясували, що, вводячи електрони з певним спіном (квантова властивість, яка змушує їх поводитися як крихітні магніти), вони можуть впливати на те, наскільки легко протони переміщуються через кристал лізоциму.

Введення електронів з одним спіном зробило рух протонів легшим, тоді як введення електронів з протилежним спіном помітно ускладнило це висування, як показали експерименти. Цей ефект пов'язаний зі збудженням так званих хіральних фононів, тобто крихітних коливань у структурі кристала. Ці коливання діють як міст у взаємодії між спіном електрона і рухливістю протона.

Вчені вважають, що виявлений зв'язок між спіном електрона і рухом протонів може призвести до появи нових технологій, що імітують біологічні процеси, і навіть нових способів управління передачею інформації всередині клітин.

За словами вчених, з'єднання квантової фізики та біологічної хімії забезпечує глибше розуміння фундаментальних механізмів життя і відкриває можливості для створення нових технологій, здатних керувати біологічними процесами.

Як уже писав Фокус, теорія всього стала ближчою. Фізики знайшли спосіб об'єднати квантовий світ із законами Ейнштейна. Вчені створили нову теорію квантової гравітації, яка описує гравітацію способом, сумісним зі Стандартною моделлю фізики елементарних частинок. Це відкриває шлях до кращого розуміння того, як почався Всесвіт.

Також Фокус писав про те, що вчені вперше змогли візуалізувати безпосередньо окремі атоми в екстремальних умовах і підтвердили давню теорію.