論文の概要: Magnetic field effects in biology from the perspective of the radical
pair mechanism
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2204.09147v1
- Date: Tue, 19 Apr 2022 22:08:56 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-16 08:38:23.167229
- Title: Magnetic field effects in biology from the perspective of the radical
pair mechanism
- Title（参考訳）: 生物における磁場効果 : ラジカル対機構の観点から
- Authors: Hadi Zadeh-Haghighi and Christoph Simon
- Abstract要約: 弱磁場は、植物、動物、人間を含む様々な生物学的システムに大きな影響を及ぼす可能性がある。
これらの効果に関連する磁気エネルギーは熱エネルギーよりもはるかに小さい。
ラジカル対のメカニズムは、自然に生じる過渡ラジカル分子の電子と核スピンの量子力学を含む。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: A large and growing body of research shows that weak magnetic fields can
significantly influence various biological systems, including plants, animals,
and humans. However, the underlying mechanisms behind these phenomena remain
elusive. It is remarkable that the magnetic energies implicated in these
effects are much smaller than thermal energies. Here we review these
observations, of which there are now hundreds, and we suggest that a viable
explanation is provided by the radical pair mechanism, which involves the
quantum dynamics of the electron and nuclear spins of naturally occurring
transient radical molecules. While the radical pair mechanism has been studied
in detail in the context of avian magnetoreception, the studies reviewed here
show that magnetosensitivity is widespread throughout biology. We review
magnetic field effects on various physiological functions, organizing them
based on the type of the applied magnetic fields, namely static, hypomagnetic,
and oscillating magnetic fields, as well as isotope effects. We then review the
radical pair mechanism as a potential unifying model for the described magnetic
field effects, and we discuss plausible candidate molecules that might
constitute the radical pairs. We review recent studies proposing that the
quantum nature of the radical pairs provides promising explanations for xenon
anesthesia, lithium effects on hyperactivity, magnetic field and lithium
effects on the circadian clock, and hypomagnetic field effects on neurogenesis
and microtubule assembly. We conclude by discussing future lines of
investigation in this exciting new area of quantum biology related to weak
magnetic field effects.
- Abstract（参考訳）: 大きな成長する研究の体は、弱い磁場が植物、動物、人間を含む様々な生物学的システムに大きな影響を及ぼすことを示した。
しかし、これらの現象の背後にあるメカニズムはいまだ解明されていない。
これらの効果に関連する磁気エネルギーが熱エネルギーよりもはるかに小さいことは注目すべきである。
ここでは、数百個あるこれらの観測を概観し、電子の量子力学と自然に発生する過渡的ラジカル分子の核スピンを含むラジカル対機構によって、実行可能な説明が得られていることを示唆する。
ラジカル対のメカニズムは鳥の磁気受容の文脈で詳細に研究されているが、ここでレビューした研究は、磁気感受性が生物学全体に広がっていることを示している。
種々の生理機能に対する磁場効果について検討し, 印加磁場の種類, 静磁場, 低磁場, 振動磁場, および同位体効果に基づいて整理した。
次に, 上記の磁場効果の統一モデルとしてラジカル対機構を考察し, ラジカル対を構成する可能性のある候補分子について検討する。
我々は,ラジカル対の量子的性質がキセノン麻酔,過敏性に対するリチウム効果,概日時計に対する磁場およびリチウム効果,神経発生および微小管形成に対する低磁場効果について有望な説明を与えるという最近の研究を概説する。
我々は、弱い磁場効果に関連する量子生物学の新しい領域における今後の研究の線について論じる。
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