La mijlocul secolului trecut, fizicianul austriac Erwin Schrödinger a fost primul care a încercat să explice fenomenul vieții folosind mecanica cuantică. Acum s-au acumulat suficiente date pentru a construi ipoteze despre cum apar efectele cuantice în organism și de ce sunt necesare acolo deloc. RIA Novosti vorbește despre ultimele progrese în biologia cuantică.
Pisica lui Schrödinger este destul de vie
În cartea sa Ce este viața din punct de vedere al fizicii ?, publicată în 1945, Schrödinger descrie mecanismul eredității, mutații la nivelul atomilor și moleculelor prin mecanica cuantică. Aceasta a contribuit la descoperirea structurii ADN-ului și a împins biologii să-și creeze propria teorie bazată pe principii fizice riguroase și date experimentale. Cu toate acestea, mecanica cuantică este încă în afara domeniului său de aplicare.
Cu toate acestea, direcția cuantică în biologie continuă să se dezvolte. Urmașii săi caută activ efectele cuantice în reacțiile fotosintezei, mecanismul fizic al mirosului și capacitatea păsărilor de a sesiza câmpul magnetic al Pământului.
Fotosinteză
Plantele, algele și multe bacterii își derivă energia direct de lumina soarelui. Pentru a face acest lucru, ele au un fel de antene în membranele celulare (complexe de recoltare a luminii). De acolo, o cantitate de lumină intră în centrul de reacție din interiorul celulei și începe o cascadă de procese care sintetizează în cele din urmă molecula de ATP - combustibilul universal din organism.
Video promotional:
Oamenii de știință acordă atenție faptului că transformarea cantei de lumină este foarte eficientă: toți fotonii cad din antene în centrul de reacție format din proteine. Există multe căi care conduc acolo, dar cum aleg fotonii pe cea mai bună? Poate că folosesc toate căile deodată? Prin urmare, este necesar să se permită suprapunerea diferitelor stări de fotoni între ele - suprapunerea cuantică.
Au fost efectuate experimente cu sisteme vii în eprubete, încântate de un laser, pentru a observa suprapunerea cuantică și chiar un fel de „bit cuantic”, dar rezultatele sunt inconsistente.
Efecte cuantice în biologie / Ilustrație de RIA Novosti / Alina Polyanina, Depositphotos.
Busola pasăre
O pasăre numită „șal mic” face un zbor non-stop din Alaska către Noua Zeelandă, peste Oceanul Pacific - 11 mii de kilometri. Cea mai mică greșeală în direcție i-ar costa viața.
S-a stabilit că păsările sunt ghidate de câmpul magnetic al Pământului. Unele specii care cântă migrator simt direcția câmpului magnetic la cinci grade.
Pentru a explica abilitățile unice de navigație, oamenii de știință au prezentat o ipoteză despre busola integrată a păsărilor, care este compusă din particule de magnetită din corp.
Conform unui alt punct de vedere, pe retina ochiului păsării există proteine speciale ale receptorilor care sunt activate de lumina soarelui. Fotonii elimină electronii din moleculele de proteine, transformându-i în radicali liberi. Cei dobândesc o sarcină și, la fel ca magneții, reacționează la un câmp magnetic. Schimbarea sa este capabilă să comute un cuplu de radicali între două state care există ca și cum ar fi simultan. Se presupune că păsările percep diferența dintre aceste „salturi cuantice” și își corectează cursul.
Miros
O persoană distinge mii de mirosuri, dar mecanismele fizice ale mirosului nu sunt pe deplin cunoscute. Odată ajuns pe membrana mucoasă, o moleculă dintr-o substanță mirositoare întâlnește o moleculă de proteine care o recunoaște într-un fel și trimite un semnal celulelor nervoase.
Există aproximativ 390 de tipuri de receptori olfactivi umani care combină și percep toate mirosurile posibile. Se crede că substanța mirositoare deschide blocarea receptorului ca o cheie. Cu toate acestea, molecula mirosului nu se schimbă chimic. Cum îl recunoaște receptorul? Se pare că simte altceva în această moleculă.
Oamenii de știință au sugerat că tunelul de electroni (trece barierele de energie fără energie suplimentară) prin molecule de miros și transportă un anumit cod de informație către receptori. Încercările experimentelor corespunzătoare pe muștele și albinele fructelor nu au dat încă rezultate inteligibile.
„Comportamentul oricărui sistem complex, în special al unei celule vii, este determinat de procese microscopice (chimie), iar astfel de procese pot fi descrise doar de mecanica cuantică. Pur și simplu nu avem nicio alternativă. O altă întrebare este cât de eficientă este astăzi această descriere. Mecanica cuantică a sistemelor complexe - aceasta se numește informatica cuantică - este încă la început”, comentează Yuri Ozhigov la RIA Novosti, un angajat al Departamentului de Supercomputere și Informatică Cuantică din cadrul Facultății de Matematică și Cibernetică Computațională, Universitatea de Stat din Lomonosov din Moscova.
Profesorul consideră că progresul în biologia cuantică este împiedicat de faptul că instrumentele fizice moderne sunt ascuțite pentru obiectele neînsuflețite, este problematic să se efectueze experimente pe sistemele vii cu ajutorul lor.
„Sper că acestea sunt dificultăți temporare”, încheie el.
Tatiana Pichugina
