Sredi prejšnjega stoletja je avstrijski fizik Erwin Schrödinger prvi skušal razložiti pojav življenja s pomočjo kvantne mehanike. Zdaj se je nabralo dovolj podatkov za gradnjo hipotez o tem, kako nastajajo kvantni učinki v telesu in zakaj jih sploh potrebujejo. RIA Novosti govori o najnovejšem napredku kvantne biologije.
Schrödingerjeva mačka je precej živa
Schrödinger v svoji knjigi Kaj je življenje z vidika fizike ?, ki je bila objavljena leta 1945, opisuje mehanizem dednosti, mutacije na ravni atomov in molekul s pomočjo kvantne mehanike. To je prispevalo k odkritju strukture DNK in spodbudilo biologe k ustvarjanju lastne teorije, ki temelji na strogih fizikalnih načelih in eksperimentalnih podatkih. Vendar je kvantna mehanika še vedno zunaj njenega področja.
Kljub temu se kvantna smer v biologiji še naprej razvija. Njegovi privrženci aktivno iščejo kvantne učinke v reakcijah fotosinteze, fizikalnem mehanizmu vonja in sposobnosti ptic, da zaznajo Zemljino magnetno polje.
Fotosinteza
Rastline, alge in številne bakterije pridobivajo svojo energijo neposredno iz sončne svetlobe. Da bi to naredili, imajo nekakšne antene v celičnih membranah (kompleksi za nabiranje svetlobe). Od tod kvant svetlobe vstopi v reakcijski center znotraj celice in začne kaskado procesov, ki na koncu sintetizirajo molekulo ATP - univerzalno gorivo v telesu.
Promocijski video:
Znanstveniki so pozorni na dejstvo, da je transformacija kvante svetlobe zelo učinkovita: vsi fotoni padejo iz anten v reakcijski center, sestavljen iz beljakovin. Tam vodi veliko poti, toda kako fotoni izberejo najboljšega? Mogoče uporabljajo vse poti naenkrat? To pomeni, da je treba priznati superpozicijo različnih stanj fotonov drug na drugem - kvantno superpozicijo.
Poizkusi so bili izvedeni z živimi sistemi v epruvetah, ki jih vzbudi laser, da opazujejo kvantno superpozicijo in celo nekakšen "kvantni bit", vendar so rezultati nedosledni.
Kvantni učinki v biologiji / Ilustracija RIA Novosti / Alina Polyanina, Depositphotos.
Ptičji kompas
Ptica, imenovana "mali šal", leti neprekinjeno z Aljaske na Novo Zelandijo čez Tihi ocean - 11 tisoč kilometrov. Najmanjša napaka v smeri bi jo stala življenja.
Ugotovljeno je bilo, da ptice vodi magnetno polje Zemlje. Nekatere vrste selitvenih petjev zaznajo smer magnetnega polja do znotraj petih stopinj.
Za razlago edinstvenih navigacijskih sposobnosti so znanstveniki podali hipotezo o vgrajenem ptičjem kompasu, ki je delček magnetita v telesu.
Po drugem stališču na mrežnici ptičjega očesa obstajajo posebni receptorski proteini, ki jih vklopi sončna svetloba. Fotoni izločajo elektrone iz beljakovinskih molekul in jih spremenijo v proste radikale. Ti pridobijo naboj in podobno kot magneti reagirajo na magnetno polje. Njena sprememba lahko preklopi par radikalov med dvema državama, ki obstajata, kot da hkrati. Ptice naj bi zaznale razliko v teh "kvantnih skokih" in popravile svoj potek.
Vonj
Človek razlikuje na tisoče vonjav, vendar fizični mehanizmi vonja niso popolnoma znani. Ko se enkrat na sluznici spoji molekula vonjave, se sreča z beljakovinsko molekulo, ki jo nekako prepozna in pošlje signal živčnim celicam.
Obstaja približno 390 vrst človeških vonjavnih receptorjev, ki združujejo in zaznavajo vse možne vonjave. Verjame se, da vonjna snov odpre ključavnico receptorjev kot ključ. Vendar se molekula vonja kemično ne spremeni. Kako ga receptor prepozna? Očitno v tej molekuli čuti nekaj drugega.
Znanstveniki predlagajo, da elektroni tuneli (preidejo energetske ovire brez dodatne energije) skozi molekule vonja in prenesejo določeno informacijsko kodo na receptorje. Poskusi ustreznih poskusov na sadnih muhah in čebelah še niso dali razumljivih rezultatov.
"Obnašanje katerega koli zapletenega sistema, zlasti žive celice, določa mikroskopski proces (kemija) in takšne procese lahko opiše le kvantna mehanika. Preprosto nimamo druge možnosti. Drugo vprašanje je, kako učinkovit je ta opis danes. Kvantna mehanika zapletenih sistemov - temu pravimo kvantna informatika - je še vedno v povojih, "komentira RIA Novosti Jurij Ožigov, uslužbenec oddelka za superračunalnike in kvantno informatiko Fakultete za računalniško matematiko in kibernetiko, Moskovska univerza Lomonosov.
Profesor meni, da napredek v kvantni biologiji ovira dejstvo, da so sodobne fizične naprave izostrene za nežive predmete, da je z njihovo pomočjo problematično izvajati poskuse na živih sistemih.
"Upam, da gre za začasne težave," sklene.
Tatjana Pichugina