Em meados do século passado, o físico austríaco Erwin Schrödinger foi o primeiro a tentar explicar o fenômeno da vida usando a mecânica quântica. Agora, dados suficientes foram acumulados para construir hipóteses sobre como os efeitos quânticos surgem no corpo e por que eles são necessários lá. RIA Novosti fala sobre os últimos avanços na biologia quântica.
O gato de Schrödinger está bastante vivo
Em seu livro O que é a vida do ponto de vista da física ?, publicado em 1945, Schrödinger descreve o mecanismo da hereditariedade, as mutações no nível dos átomos e das moléculas por meio da mecânica quântica. Isso contribuiu para a descoberta da estrutura do DNA e levou os biólogos a criar sua própria teoria baseada em princípios físicos rigorosos e dados experimentais. No entanto, a mecânica quântica ainda está fora de seu escopo.
No entanto, a direção quântica na biologia continua a se desenvolver. Seus seguidores estão procurando ativamente por efeitos quânticos nas reações da fotossíntese, no mecanismo físico do olfato e na capacidade dos pássaros de sentir o campo magnético da Terra.
Fotossíntese
Plantas, algas e muitas bactérias obtêm sua energia diretamente da luz solar. Para fazer isso, eles têm uma espécie de antenas nas membranas celulares (complexos de coleta de luz). A partir daí, um quantum de luz entra no centro de reação dentro da célula e inicia uma cascata de processos que sintetizam a molécula de ATP - o combustível universal do corpo.
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Os cientistas prestam atenção ao fato de que a transformação dos quanta de luz é muito eficiente: todos os fótons caem das antenas para o centro de reação constituído por proteínas. Existem muitos caminhos que levam até lá, mas como os fótons escolhem o melhor? Talvez eles usem todos os caminhos de uma vez? Isso significa que é necessário admitir a superposição de diferentes estados de fótons entre si - superposição quântica.
Experimentos têm sido realizados com sistemas vivos em tubos de ensaio, excitados por laser, para observar superposição quântica e até mesmo uma espécie de "bit quântico", mas os resultados são inconsistentes.
Efeitos quânticos em biologia / ilustração por RIA Novosti / Alina Polyanina, Depositphotos.
Bússola de pássaro
Um pássaro chamado "pequeno xale" faz um vôo direto do Alasca à Nova Zelândia através do Oceano Pacífico - 11 mil quilômetros. O menor erro de direção custaria sua vida.
Foi estabelecido que os pássaros são guiados pelo campo magnético da Terra. Algumas espécies migratórias que cantam sentem a direção do campo magnético dentro de cinco graus.
Para explicar as habilidades únicas de navegação, os cientistas apresentaram uma hipótese sobre a bússola de um pássaro embutida, que é composta de partículas de magnetita no corpo.
De acordo com outro ponto de vista, na retina do olho do pássaro existem proteínas receptoras especiais que são ativadas pela luz solar. Os fótons retiram os elétrons das moléculas de proteínas, transformando-os em radicais livres. Esses adquirem uma carga e, como ímãs, reagem a um campo magnético. Sua mudança é capaz de alternar alguns radicais entre dois estados que existem simultaneamente. Os pássaros deveriam sentir a diferença nesses "saltos quânticos" e corrigir seu curso.
Cheiro
Uma pessoa distingue milhares de cheiros, mas os mecanismos físicos do cheiro não são totalmente conhecidos. Uma vez na membrana mucosa, uma molécula de uma substância odorífera encontra uma molécula de proteína que de alguma forma a reconhece e envia um sinal às células nervosas.
Existem aproximadamente 390 tipos de receptores olfativos humanos que combinam e percebem todos os odores possíveis. Acredita-se que a substância odorífera abre a fechadura do receptor como uma chave. No entanto, a molécula do odor não muda quimicamente. Como o receptor o reconhece? Aparentemente, ele sente algo mais nesta molécula.
Os cientistas sugeriram que os elétrons criam um túnel (passam pelas barreiras de energia sem energia adicional) através das moléculas de odor e carregam algum código de informação para os receptores. As tentativas dos experimentos correspondentes em moscas de fruta e abelhas ainda não produziram resultados inteligíveis.
“O comportamento de qualquer sistema complexo, em particular de uma célula viva, é determinado por processos microscópicos (química), e tais processos só podem ser descritos pela mecânica quântica. Simplesmente não temos alternativa. Outra questão é o quão eficaz é essa descrição hoje. A mecânica quântica de sistemas complexos - isso é chamado de informática quântica - ainda está em sua infância”, - comenta RIA Novosti Yuri Ozhigov, um funcionário do Departamento de Supercomputadores e Informática Quântica da Faculdade de Matemática Computacional e Cibernética da Universidade Estadual de Moscou Lomonosov.
O professor acredita que o progresso da biologia quântica é dificultado pelo fato de os instrumentos físicos modernos serem afiados para objetos inanimados, sendo problemático realizar experimentos em sistemas vivos com a ajuda deles.
“Espero que sejam dificuldades temporárias”, conclui.
Tatiana Pichugina
