Waterloo Üniversitesi araştırmacıları tarafından yürütülen çalışmada, mikrotübül polimerleşmesi laboratuvar ortamında kontrollü biçimde incelendi. Mikrotübüller, hücrenin iç iskeletini oluşturan silindirik protein liflere deniyor ve hücreye şekil ve dayanıklılık kazandırıyor. Araştırmacılar, farklı magnezyum izotopları kullanarak ve çok zayıf dış manyetik alanlar uygulayarak mikrotübüllerin oluşum hızını optik yoğunluk ölçümleriyle takip etti.
Magnezyum, mikrotübül oluşumunda kritik bir rol oynuyor. Ancak burada önemli olan, kullanılan izotopların kimyasal olarak aynı olmasına rağmen çekirdek spin özelliklerinin farklı olmasıydı.
Çekirdek spini sıfır olmayan 25Mg izotopu kullanıldığında ve zayıf manyetik alan uygulandığında mikrotübül polimerleşme hızında belirgin değişimler gözlendi. Buna karşılık spin özelliği olmayan izotoplarda aynı etki ortaya çıkmadı. Araştırmacılar pH, sıcaklık, izotop kütle farkı ve deney düzeneğindeki diğer olası etkileri tek tek kontrol ederek sonucun klasik kimyasal farklardan kaynaklanmadığını gösterdi.
Kuantumun ‘sihirli’ özellikleri
Waterloo Üniversitesi’nde biyoloji profesörü ve Kanada Kuantum Nörobiyolojisi Araştırma Kürsüsü Başkanı olan Dr. Travis Craddock; “Zayıf manyetik alanların ve izotopların tespit edilebilir bir etkiye sahip olduğunu keşfetmek şaşırtıcı ve heyecan vericiydi, çünkü bu biyoloji hakkındaki temel bilgilerimizi değiştiriyor. Biyolojinin genellikle atomlar ve atom altı parçacıklar ölçeğindeki etkileşimlerden yararlanmak için çok sıcak, nemli ve gürültülü olduğu düşünülür. Ancak gözlemlerimiz, biyolojide kuantum prensiplerine dayanabilecek benzersiz bir mekanizma olduğunu gösteriyor.” dedi.
Bu noktada devreye “radikal çift mekanizması” adı verilen kuantum temelli bir model giriyor. Modele göre bazı biyokimyasal süreçlerde kısa ömürlü radikal çiftler oluşuyor ve bu çiftlerdeki elektron spinleri, zayıf manyetik alanlara hassas davranabiliyor. Eğer izotopun çekirdek spini varsa, bu spin elektronlarla etkileşerek reaksiyonun hızını değiştirebiliyor.
Çalışmanın önemi yalnızca temel bilimle sınırlı değil. Mikrotübül dinamiklerindeki bozulmalar, Alzheimer gibi nörodejeneratif hastalıklarla doğrudan ilişkili. Araştırmacılar mekanizmanın gelecekte beyin hücrelerinde test edilmesiyle nörodejeneratif hastalıklara yönelik yeni yaklaşımların geliştirilebileceğini belirtiyor.
Kaynak: Science Advances