Po kilku dziesięcioleciach badacze w końcu zaczynają rozumieć, kiedy w reakcjach chemicznych zachodzących w komórkach żywych i niektórych bateriach powstaje nietypowy i destrukcyjny rodzaj tlenu.
Nie wszystkie cząsteczki tlenu są takie same. W niektórych z nich ich dwa najbardziej energetyczne elektrony mają przeciwne wartości kwantowego spinu, podczas gdy w innych ich spiny się zgadzają. Gdy są one przeciwnością, cząsteczka jest znana jako „tlen singletowy”, który jest wysoce reaktywny, więc może powodować toksyczne zmiany w białkach i tłuszczach wewnątrz komórek i niszczyć części niektórych baterii. Od lat 60. XX wieku chemicy starali się ustalić, kiedy dokładnie ten złowrogi bliźniak tlenu, którego z radością wdychamy, powstaje w reakcjach chemicznych. Stefan Freunberger z Instytutu Nauki i Technologii w Austrii wraz ze swoimi kolegami teraz to ustalili.
Przeprowadzili serię eksperymentów, które rozpoczęły się od cząsteczki nadtlenku – związku zawierającego tlen i uczestniczącego w reakcjach chemicznych wykorzystywanych przez mitochondria do zasilania komórek – i zakończyły produkcją tlenu w jednej z jego form. Podczas gdy komórki mają enzymy, które pomagają w tym procesie, zespół spróbował różnych „substancji pośredniczących”. Pozwoliło im to zarejestrować reakcje tworzenia tlenu z szerokim zakresem sił napędowych, czyli różnic energetycznych, które zmuszają reakcję do zachodzenia. Odkryli, że to własnie ta siła napędowa ma znaczenie – aby powstał tlen singletowy, ta siła musiała być bardzo wysoka.
„Prawdziwie toczyła się gorąca dyskusja, czy [tlen singletowy] powstaje w środowisku komórek. Do tej pory nie zostało to nigdy wyjaśnione,” mówi Freunberger.
Ponieważ mitochondria mają wysokie wartości pH, które utrzymują niską siłę napędową, nowe badania sugerują, że tlen singletowy nie jest wytwarzany w dużej ilości w tych energetycznych elektrowniach komórkowych, co chroni komórkę przed uszkodzeniami.
Kristopher McNeill z ETH w Zurychu w Szwajcarii mówi, że kwestia produkcji tlenku singletowego ma konsekwencje poza biologią. „Gdziekolwiek jest produkowany, może uszkodzić lub reagować z rzeczami w sąsiedztwie,” mówi. Analiza przeprowadzona w nowym badaniu dotyczy pewnego rodzaju baterii i może być częściowym wyjaśnieniem dlaczego czasami korodują od środka, mówi McNeill.
