Kudüs, 6 Mayıs 2025 (TPS-IL) — İsrailli araştırmacılar Pazartesi günü yaptıkları açıklamada, canlı hücrelerin içindeki gizli bir kuantum bağlantısının, biyolojik enerji transferini taklit eden daha akıllı nanomalzemelere ilham verebileceğini ve tıp, enerji ve nanoteknoloji alanlarında yeni yollar açabileceğini keşfettiklerini bildirdi.
Kudüs İbrani Üniversitesi’ndeki bilim insanlarının Weizmann Bilim Enstitüsü ve Ben Gurion Üniversitesi ile işbirliği içinde yürüttüğü çalışma, hücrelerin enerji aktarma şekli olan proton transferinin, bir kuantum özelliği olan elektron spininden doğrudan etkilendiğini ilk kez gösteriyor.
Şimdiye kadar bilim insanları, enerji üretimi için gerekli olan küçük parçacıklar olan protonların, çoğunlukla su molekülleri ve amino asitler arasındaki basit kimyasal sıçramalar yoluyla hareket ettiğine inanıyordu. Ancak yeni bulgular, proton hareketinin aynı zamanda elektron spininden de kontrol edildiğini ortaya koyuyor, bu da kuantum fiziğinin temel bir yaşam sürecinde aktif bir rol oynadığı anlamına geliyor.
Baş araştırmacılardan Naama Goren, “Bulgularımız, biyolojik sistemlerde protonların hareket etme şeklinin sadece kimya ile ilgili olmadığını, aynı zamanda kuantum fiziği ile de ilgili olduğunu gösteriyor. Bu, canlıların içinde bilginin ve enerjinin nasıl aktarıldığını anlamak için yeni kapılar açıyor.” dedi.
Araştırma, Goren ve Kudüs İbrani Üniversitesi Uygulamalı Fizik ve Nano Merkezi’nden Prof. Yossi Paltiel ile Yaşam Bilimleri Enstitüsü’nden Prof. Nir Keren ve Oded Livnah tarafından yürütüldü. Weizmann Enstitüsü’nden Prof. Ron Naaman ve Ben Gurion Üniversitesi’nden Prof. Nurit Ashkenasy ile yakın çalıştılar. Ekibin bulguları yakın zamanda hakemli dergi olan *PNAS*’ta yayınlandı.
Lizozim gibi biyolojik kristallerle yapılan deneylerde – birçok organizmada bulunan bir enzim – araştırmacılar, elektron spininin ve proton hareketinin bağımsız olmadığını gösterdiler. Belirli bir spine sahip elektronlar kristallere enjekte edildiğinde, protonlar daha kolay hareket etti. Zıt spine sahip elektronlar enjekte edildiğinde, proton hareketi önemli ölçüde engellendi. Elektron spini ile proton taşınması arasındaki bu eşleşme, biyolojik sistemlerde daha önce hiç gözlemlenmemişti.
Keşif, kiral moleküllerin – belirli bir “el yapısına” sahip olanların – elektron spinine bağlı olarak farklı etkileşimde bulunduğu bir olgu olan Kiral İndüklenmiş Spin Seçiciliği (CISS) etkisiyle bağlantılıdır. Ekip, kiral fononlar adı verilen kristaldeki titreşimlerin, elektron spinini proton hareketliliğine bağlamaya yardımcı olduğunu ve kuantum etkilerini doğrudan biyolojik enerji akışına bağladığını buldu.
Paltiel, “Elektron spini ile proton hareketi arasındaki bu bağlantı, biyolojik süreçleri taklit eden yeni teknolojilere ve hatta hücrelerin içindeki bilgi aktarımını kontrol etmenin yeni yollarına yol açabilir.” dedi.
Bilim insanları, kuantum mekaniğinin sadece elektronları değil, yaşam süreçlerindeki protonları da yönettiğini göstererek fizik ve biyoloji arasındaki büyük bir boşluğu doldurdular. Bu, canlı organizmaların içindeki enerji ve bilgi aktarımının, daha önce inanıldığından daha seçici, daha ayarlanabilir ve daha hassas bir şekilde kontrol edildiğini düşündürmektedir.
Bulgular, hücrelerin içindeki enerji akışını kontrol eden yeni tıbbi teknolojilere, daha verimli biyolojik esinli enerji cihazlarına ve kuantum bilgi işlem için gelişmiş spintronik sistemlere yol açabilir.
Elektron spini ve proton hareketinin daha iyi anlaşılması ve kontrol edilmesi, hücrelerin içindeki enerji akışını daha hassas hedefleyen ilaçların geliştirilmesine ve hastalıklı hücrelerde anormal enerji aktarım modellerini tespit edebilen teşhis araçlarının geliştirilmesine yol açabilir.
Ayrıca, doğanın proton hareketini kuantum etkileriyle nasıl kontrol ettiğinden ders çıkarmak, yeni tür piller veya yakıt hücreleri için ilham kaynağı olabilir ve ayrıca hücrelerin enerji transferini nasıl ele aldığını taklit ederek kendi kendine organize olan veya onaran daha akıllı nanomalzemeler geliştirilebilir.
