Istraživači s Hebrejskog sveučilišta u Jeruzalemu i Weizmannovog instituta za znanost otkrili su kako nešto u smjeru magnetskog polja može utjecati na ponašanje molekula života na najosnovnijoj razini i kako su se mogli odvijati rani kemijski procesi povezani sa životom.

Studija, objavljena u časopisu Chem, pokazuje kako sitne razlike između atoma (različitih izotopa) mogu dovesti do mjerljivih promjena u molekularnom ponašanju kada se kombiniraju sa spinom elektrona. Razdvajanje različitih izotopa može se postići magnetskim površinama.

U središtu priče je aminokiselina L-metionin, osnovni gradivni blok života. Poput drugih bioloških molekula, metionin je specifičan po tome što postoji u obliku koji nije identičan njegovoj zrcalnoj slici. Ovo svojstvo, nazvano kiralnost, misterij je: zašto je priroda odabrala jednu "ruku" u odnosu na drugu? Pa, u tome su možda svoje "prste" imali magnetizam i spin elektrona možda igrali ulogu.

Kako bi istražili ovu ideju, istraživači su propustili otopinu molekula metionina kroz filter s mikroskopskim magnetskim česticama. Neke od molekula bile su nešto teže od drugih, sadržavajući rijedak oblik ugljika (¹³C umjesto češćeg ¹²C).

Neočekivano ponašanje molekula

Dok su molekule prolazile, dogodilo se nešto neočekivano. Ovisno o smjeru magnetizacije, teže i lakše verzije metionina ponašale su se drugačije. U nekim slučajevima, teže molekule su zadržavane, dok su lakše prolazile brže. Kasnije u procesu uzorak se obrnuo, kao da su molekule privremeno "uhvaćene", a zatim oslobođene.

To se nije događalo slučajno ili nasumično. Rezultati su bili konzistentni, mjerljivi i izravno povezani s magnetskom orijentacijom.

Čestice se ponašaju pomalo poput sićušnih vrtuljaka. Njihov "smjer vrtnje" može utjecati na način na koji međusobno djeluju s materijalima, posebno kada su ti materijali magnetski.

Poznato je kako kiralne molekule poput metionina na poseban način interagiraju sa spinom elektrona (kiralno inducirana spinska selektivnost, CISS). Oblik molekule može "filtrirati" elektrone na temelju njihovog spina.

Novo istraživanje pokazuje kako se isti učinak može proširiti i na izotope atoma koji se samo neznatno razlikuju po masi i nuklearnom spinu. Drugim riječima, spin i magnetizam mogu utjecati ne samo na to kako molekule reagiraju, već i koje su verzije tih molekula favorizirane.

Ako bi magnetska okruženja, poput onih pronađenih na ranoj Zemlji, mogla utjecati na molekularno ponašanje na ovaj način, možda bi pomogla oblikovati kemijske putove koji su doveli do života. Razumijevanje kako spin, magnetizam i molekularna struktura međusobno djeluju moglo bi otvoriti nova vrata u tehnologijama odvajanja izotopa, naprednom dizajnu materijala, analitičkoj kemiji i kvantnoj biologiji.