法国诺曼底卡昂大学——离子、材料与光学研究中心(CIMAP)的AMA课题组与荷兰格罗宁根大学Thomas Schlathölter课题组合作开展了气相DNA寡核苷酸中磷原子的共振光吸收研究，结合X-射线激发的光吸收产物分析，直接地观测到了从DNA骨架到碱基的电荷、能量及氢转移现象。

生物系统受电离辐射的研究在基础研究领域和应用研究领域都十分重要，激发电离后可能伴随着电荷、能量和物质的转移等特别过程。理解其中电荷、能量及质子和氢原子如何因电离激发而在分子系统中的转移机制，对于揭示电离辐射与生物物质在分子水平上的相互作用至关重要。而基于光子能量可以调节到某个原子或者基团的共振吸收能量的优势，因此可通过光子吸收实验实现分子的定位电离。

为了精准定位到电离DNA骨架，作者调节2150 eV光子与气相DNA寡核苷酸作用，开展光吸收产物的研究。其中，光子能量符合DNA中磷原子的1s轨道电子的电离能，而气相孤立DNA寡核苷酸靶可排除周围环境介质的影响。通过飞行时间质谱仪对DNA的单光子吸收产物进行识别，作者发现光吸收后主要的阴离子产物来自于单电离的非解离态离子，即仅失去了一个电子并未发生解离的DNA阴离子产物占主导。此外，该非解离态离子产物的相对产率在光子能量超过磷原子的K-边缘共振吸收能量后大大提高，然后随着光子能量进一步增大而呈现下降。这种现象验证了光吸收选择性地发生在DNA的骨架中的磷原子位置。在阳离子产物的分析中，发现DNA骨架断裂产生的相关阳离子碎片和糖苷键断裂产生的碱基相关阳离子碎片。其中，鸟嘌呤（G）相关的阳离子碎片的相对产率在光子能量达到磷原子的K-边缘共振吸收能量后出现显著提高。通常来说，当寡核苷酸的电荷数低于其磷酸基团数时，包括鸟嘌呤在内的碱基应该是电中性，但检测到的鸟嘌呤为一价阳离子。对此，作者提出了三种可能的产生机制：一，DNA骨架电离后的空穴从骨架转移到了碱基（电荷转移）；二，骨架上的电子激发后，激发能量转移到碱基，随后引发碱基的电离（能量转移）；三，质子从骨架转移到了碱基上（氢转移）。

该工作系统地研究了气相DNA骨架的定位光吸收产物，观测到了特别的电荷、能量及氢转移过程，为研究放射治疗过程中DNA分子水平的变化提供了重要参考。未来的工作将进一步探索这些转移过程的时间尺度问题，并将研究对象从DNA的单链拓展到DNA双链和G四链体。