“Kvantna biologija pita jedno jednostavno pitanje: Da li kvantna mehanika objašnjava i procese u biologiji?

Kvantna biologija nije ništa novo, razvija se od 1930 – ih godina.
Međutim, tek u novije vrijeme neka otkrića su pokazala da kvantna mehanika ima primjenu i u biologiji. Kvantna biologija je interdisciplinarno područje. Ja sam kvantni fizičar. Ako idemo u svijet jako malog i pođemo od teniske lopte, pa do igle i sve dalje do atoma stižemo u područje nanosvijeta gdje je DNA, a odmah ispod su atomi.

the size of things

Biolozi su vrlo sretni da imaju modele molekula i atoma koji grade proteine. U novije vrijeme koriste se i kompjuteri za simulaciju onog šta se dešava u kvantnom svijetu.

Ako mislimo da je kvantna fizika osnova svega, onda je ona i prethodnik organske hemije, pa onda i molekularne biologije što dovodi do samog života. To nas onda ne bi trebalo čuditi da život dolazi iz kvantne mehanike. Ono šta je logično da bi trebalo da bude jasno da postoji kvantni svijet koji je uzrok i izvor svemu drugom. Kvantna biologija ipak nije samo o tome. Kvantna biologija je zapravo to da proučavamo  neintuitivne ideje iz kvantne mehanike i da probamo da li ih možemo primjeniti da bi razumjeli fenomene iz bilogije. U kvantnoj mehanici imamo mnogo čudnih neintuitivnih  pojava kao što su da čestica može biti na dva mjesta u isto vrijeme, da može putovati u prošlost itd. Nije biologe kriviti što nisu prostudirali kvantnu mehaniku. Fizičarima su pune ruke posla kako bi pokušali razumjeti šta znače svi ovi čudni fenomeni iz kvantne mehanike. Biologija je dosta dobro objasnila mnoge životne procese preko molekularne hemije.

Erwin Schrodinger, austrijski fizičar je 1945. godine napisao knjigu “Šta je život?”. U toj knjizi on kaže:

“Na molekularnoj razini živi organizmi imaju posebno ponašanje u odnosu na nežive organizme. Živi organizmi se ponašaju onako kako se neživi organizmi ponašaju kad ih se ohladi na apsolutnu nulu. Postoji nešto čudno u ponašanju ćelije. ”

Erwin Schrowinger je pretpostavljao da se tu dešavaju neki čudni kvantnomehanički fenomeni.

U kvantnoj mehanici imamo fenomen tuneliranja gdje čestice kad se ponašaju kao talasi mogu na čudan način kao u magiji nestati na jednoj strani i preći na drugu stranu određene nepremostive barijere. Postoji određena vjerojatnost da čestica pređe skoro pa beskonaćnu prepreku. Međutim, ovo nije mit, nego se kvantno tuneliranje dešava non stop. Pokazano je da se kvantno tuneliranje dešava i u živim ćelijama. Enzimi to omogućavaju. To je dokazano.

Jedno od pitanje je i da li kvantno tuneliranje igra ulogu u mutacijama od DNA. Da li se promjene dešavaju u DNA pomoću kvantnog tuneliranja, čini se da da.

Drugi primjer kvantne mehanike u biologiji je kvantna koherentnost u fotosintezi. Kvantna koherentnost je kad čestica radi više stvari odjednom. Ideja je da foton svjetlosti  kad se primi od molekule, on ide kroz više putanja u isto vrijeme, bez da izgubi svoju energiju. Kvantna koherentnost se odigrava u živoj ćeliji. Svake sedmice se objavljuju naučni članci koji ovo potvrđuju.

Treći primjer je način kako se ptice orjentišu. Na to izgleda utjecaj ima Zemljino magnetno polje. Nekako određene vrste ptica koriste Zemljino magnetno polje. Jedina ideja kako se to dešava je kvantna sprega. U ćelijama ptice se dešava ta kvantna sprega. Dva elektrona povezana sa kvantno spregom su jako osjetljivi na to u kojem se smjeru ptice kreću u odnosu na Zemljino magnetno polje. Mi ne znamo da li je to pravo objašnjenje, ali bilo bi moćno ako kvantna mehanika pomaže pticama da se orjentišu.

Kvantna biologija je još uvijek špekulativna nauka, ali vjerujem da je građena na solidnoj nauci. Vjerujem da ćemo u sljedećih deset godina otkriti da je život zasnovan na kvantnoj mehanici.”, Jim Al-Khalili

Izvor:

 

Advertisements