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Uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Yossi Paltiel na Universidade Hebraica de Jerusalém com grupos de HUJI, Weizmann e IST Austria novo estudo revela a influência da rotação nuclear em processos biológicos. Esta descoberta desafia suposições de longa data e abre possibilidades interessantes para avanços em biotecnologia e biologia quântica.
Os cientistas há muito acreditam que a rotação nuclear não teve impacto nos processos biológicos. No entanto, pesquisas recentes mostraram que certos isótopos se comportam de maneira diferente devido ao seu spin nuclear. A equipe se concentrou em isótopos estáveis de oxigênio (16O, 17O, 18O) e descobriu que a rotação nuclear afeta significativamente a dinâmica do oxigênio em ambientes quirais, particularmente em seu transporte.
As descobertas, publicadas no Anais da Academia Nacional de Ciências (PNAS)têm implicações potenciais para a separação controlada de isótopos e podem revolucionar a tecnologia de ressonância magnética nuclear (NMR).
O Prof. Yossi Paltiel, o principal pesquisador, expressou entusiasmo com a importância dessas descobertas. Ele afirmou: “Nossa pesquisa demonstra que o spin nuclear desempenha um papel crucial nos processos biológicos, sugerindo que sua manipulação pode levar a aplicações inovadoras em biotecnologia e biologia quântica. Isso pode potencialmente revolucionar os processos de fracionamento isotópico e abrir novas possibilidades em campos como o NMR. “
A história em detalhes
Os pesquisadores têm estudado o comportamento “estranho” de minúsculas partículas nos seres vivos, pesquisando alguns lugares onde os efeitos quânticos alteram os processos biológicos. Por exemplo, estudar os efeitos quânticos da navegação de pássaros pode ajudar alguns pássaros a encontrar seu caminho em viagens longas. Nas plantas, o uso eficiente da luz solar como energia é afetado por efeitos quânticos.
Essa conexão entre o minúsculo mundo das partículas e os seres vivos provavelmente remonta a bilhões de anos, quando a vida começou e surgiram moléculas com uma forma especial chamada quiralidade. A quiralidade é importante porque apenas as moléculas com a forma certa podem fazer os trabalhos de que precisam nos seres vivos.
A ligação entre a mecânica quântica de quiralidade foi encontrada em “spin”, que é como uma pequena propriedade magnética. Moléculas quirais podem interagir de maneira diferente com partículas com base em seu spin, criando algo chamado Chiral Inposed Spin Selectivity (CISS).
Os cientistas descobriram que o spin afeta partículas minúsculas, como elétrons, em processos vivos envolvendo moléculas quirais. Eles queriam ver se o spin também afeta partículas maiores, como íons e moléculas que fornecem a base para o transporte biológico. Então, eles fizeram experimentos com partículas de água que têm spins diferentes. Os resultados mostraram que o spin influencia o comportamento da água nas células, entrando em diferentes velocidades e reagindo de maneira única quando moléculas quirais estão envolvidas.
Este estudo destaca a importância da rotação nos processos da vida. Compreender e controlar a rotação pode ter um grande impacto na forma como os seres vivos funcionam. Também pode ajudar a melhorar as imagens médicas e criar novas maneiras de tratar doenças.
A pesquisa foi um esforço colaborativo entre cientistas de várias instituições, incluindo o Instituto de Ciências da Terra e Ciências da Vida em Hebraico e o Instituto Weizmann, com o estudo conduzido pelo Departamento de Física Aplicada da Universidade Hebraica.
Financiamento: A NMS agradece o apoio do Ministério da Energia de Israel, como parte do programa de bolsas de estudos para estudantes de pós-graduação nas áreas de energia. O ML reconhece o apoio do European Research Council (ERC) Starting Grant No. 801770 (ANGULON).
A equipe inclui: Yossi Paltiel, Ofek Vardi, Yuval Kolodny, Stav Ferrera, Naama Maroudas-Sklare, Nir Yuran, Shira Yochelis. Departamento de Física Aplicada, Universidade Hebraica de Jerusalém; Nir Keren, Instituto Silberman de Ciências da Vida, Universidade Hebraica de Jerusalém; Artem Volosniev, Areg Ghazarya, Mikhail Lemeshko, IST Áustria (Instituto de Ciência e Tecnologia da Áustria; Amijai Saragovi, Escola de Medicina da Universidade Hebraica; Nir Galili, Itay Halevye ,Weizmann Institute of Science; Hagit P. Affek, Boaz Luz, Yonaton Goldsmith, Instituto de Ciências da Terra, Universidade Hebraica de Jerusalém.
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