作者：佩萨赫·本森 (Pesach Benson) • 2026年5月21日

耶路撒冷，2026年5月21日 (TPS-IL) —— 一项新的以色列研究表明，磁场的方向可能会影响关键生物分子的行为方式，这一发现可能有助于阐明与生命起源相关的基础化学原理。

该研究由耶路撒冷希伯来大学和魏茨曼科学研究所的科学家共同进行。研究表明，原子之间的微小差异会影响分子在暴露于磁场和被称为电子自旋的量子特性时的运动和反应方式。

该研究由耶路撒冷希伯来大学的约西·帕尔蒂尔教授 (Prof. Yossi Paltiel) 和魏茨曼科学研究所米哈尔·沙龙教授 (Prof. Michal Sharon) 领导。

研究人员聚焦于L-甲硫氨酸，这是一种氨基酸，也是生命的基本构建模块之一。与许多生物分子一样，甲硫氨酸具有手性，这意味着它以两种镜像形式存在，类似于左手和右手。地球上的生命几乎只使用其中一种形式，科学家们长期以来一直试图弄清楚其中的原因。

为了进行调查，研究团队将甲硫氨酸溶液通过一个包含微小磁性颗粒的专用过滤器。其中一些分子包含较重的碳同位素（碳-13，而不是更常见的碳-12）。

结果出乎意料。

分子对磁场方向做出反应

根据磁场方向的不同，较重和较轻的分子表现出不同的行为。在某些情况下，较重的分子移动较慢，而较轻的分子通过较快。在其他情况下，这种模式会逆转，就好像分子被暂时滞留然后释放一样。

研究人员表示，这些效应“并非随机”，而是具有一致性、可测量性，并与磁场取向直接相关。

为了解释这一现象，科学家们研究了电子自旋，这是一种量子特性，其中电子和原子核的行为类似于微小的旋转物体。自旋方向会影响它们与材料相互作用的方式。

众所周知，诸如甲硫氨酸之类的手性分子已经通过一种称为手性诱导自旋选择性的机制与电子自旋相互作用。简而言之，分子的形状可以影响电子穿过它的方式。

研究人员发现，这种效应也延伸到了同位素——这些原子几乎完全相同，但在质量和核自旋上略有不同。

研究人员表示：“这项工作引入了自旋作为同位素化学中的一个新角色。”

同位素在科学中充当“指纹”，帮助研究人员追踪分子的起源并了解化学过程，包括与早期地球生命起源相关的过程。

这些研究结果还可能有助于理解生命如何倾向于偏爱某种“手性”分子形式而不是另一种，这是生物学中一个长期存在的问题。

研究人员表明，早期地球上可能存在的磁性环境可能影响了哪些分子形成并得以持久存在，从而微妙地塑造了早期的化学演化。

对同位素分离的更好控制也可能带来实际应用，包括更高效的医学成像、癌症治疗技术、追踪污染源、监测水循环以及支持气候研究。其他应用可能包括考古学和地质学，尤其是放射性碳测年法。

该研究还与量子生物学领域有关，该领域探讨诸如电子自旋之类的量子效应是否在生物系统中发挥作用。如果磁场能够以依赖自旋的方式影响分子，这可能表明量子尺度的现象促成了基本生物过程的塑造。

研究人员得出结论，自旋和磁性“在化学中引入了新一层控制”。

这些研究结果发表在同行评议期刊《化学》 (Chem) 上。