Un equipo de investigación dirigido por el profesor Yossi Paltiel de la Universidad Hebrea de Jerusalén y un equipo de investigación de Weizmann y IST en Austria realizaron recientemente un estudio que reveló el impacto significativo del espín nuclear en las actividades biológicas. El descubrimiento desafía suposiciones arraigadas desde hace mucho tiempo y abre posibilidades interesantes para avances en biotecnología y biología cuántica.
Los investigadores han descubierto un impacto significativo del giro nuclear en los procesos biológicos, particularmente en la dinámica del oxígeno en ambientes quirales. Este avance revolucionará la biotecnología, la biología cuántica, la separación de isótopos y la tecnología de resonancia magnética nuclear. Fuente: Actas de la Academia Nacional de Ciencias.
Los científicos han creído durante mucho tiempo que el espín nuclear no tiene ningún efecto sobre los procesos biológicos. Sin embargo, investigaciones recientes han demostrado que ciertos isótopos se comportan de manera diferente según su espín nuclear. El equipo de investigación se centró en los isótopos estables de oxígeno (16O, 17O, 18O) y descubrió que el espín nuclear tiene un impacto significativo en la dinámica del oxígeno en ambientes quirales, especialmente durante el transporte de oxígeno.
Los hallazgos, publicados en las prestigiosas Actas de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS), tienen implicaciones potenciales para la separación controlada de isótopos y podrían revolucionar la tecnología de resonancia magnética nuclear (RMN).
El investigador principal, el profesor Yossi Paltiel, expresó su entusiasmo por las implicaciones de estos hallazgos. Dijo: "Nuestro estudio muestra que el espín nuclear desempeña un papel crucial en los procesos biológicos, lo que sugiere que la manipulación del espín nuclear podría conducir a aplicaciones innovadoras en biotecnología y biología cuántica. Esto tiene el potencial de revolucionar el proceso de fraccionamiento de isótopos y brindar nuevas posibilidades a áreas como la resonancia magnética nuclear".
Los investigadores han estado estudiando el "extraño" comportamiento de partículas diminutas en los seres vivos. Por ejemplo, estudiar los efectos cuánticos en la navegación de las aves puede ayudar a algunas aves a encontrar su camino en viajes largos. En las plantas, el uso eficiente de la luz solar para obtener energía está sujeto a efectos cuánticos.
Esta conexión entre el mundo de las partículas diminutas y los seres vivos probablemente se remonta a miles de millones de años, cuando la vida comenzó a surgir y nacieron moléculas con formas especiales conocidas como quirales. La quiralidad es importante porque sólo las moléculas con la forma correcta pueden realizar las funciones que necesitan en los organismos vivos.
El vínculo entre quiralidad y mecánica cuántica se encuentra en el "espín", que actúa como una pequeña forma de magnetismo. Las moléculas quirales pueden interactuar con las partículas de manera diferente dependiendo de su espín, lo que se denomina "selectividad de espín inducida por quiralidad" (CISS).
Los científicos han descubierto que el espín afecta a partículas diminutas como los electrones en los procesos vitales que involucran moléculas quirales. Querían estudiar si el espín afecta también a partículas más grandes, como iones y moléculas, que son la base del transporte biológico. Entonces realizaron experimentos utilizando partículas de agua con diferentes espines. Los resultados muestran que el espín afecta el comportamiento del agua en las células: el agua ingresa a las células a diferentes velocidades y reacciona de maneras únicas cuando están involucradas moléculas quirales.
Este estudio destaca la importancia del giro en los procesos de la vida. Comprender y controlar el giro podría tener importantes implicaciones en el funcionamiento de los seres vivos. También puede ayudar a mejorar las imágenes médicas y crear nuevas formas de tratar enfermedades.