Por Mike McRae
Publicado na Alerta de ciencia
O oxígeno y vida para animales como nosotros. Pero, para muchas especies de microbios, la más mínima presencia de un elemento altamente reactivo expone su delicada maquinaria química al riesgo de ruina.
Una bacteria fotosintética Clorobium tepidum Adopte una forma inteligente de proteger sus procesos de captura de luz de dos efectos tóxicos de la oxigenación, utilizando un efecto cuántico para ralentizar su línea de generación de energía.
Un estudio realizado por científicos de la Universidad de Chicago y la Universidad de Washington en St. Louis (Estados Unidos) mostró cómo las bacterias crean barreras en su resonancia cuántica para «sintonizar» su sistema para que pierda energía en presencia de oxígeno, evitando que se destruya. su equipo fotosintético.
Nuestra experiencia diaria con la realidad parece estar a mil millas del paisaje fantasmagórico, dos efectos cuánticos, la naturaleza de un objeto y una confusión de posibilidades en la que no se produce una observación o un lugar.
Una larga fila de esferas sólidas corriendo juntas, las partículas que componen nuestros átomos y moléculas están repletas de posibilidades, negándose a establecer el hecho de que los dados pueden acumularse lo suficiente como para que una determinada reacción se vuelva inevitable.
Sin embargo, está claro que seguimos cuestionando la frecuencia con la que algo tan complejo como un sistema vivo explora activamente las características más sutiles de la mecánica cuántica con poca o ninguna supervivencia.
“Antes de este estudio, la comunidad científica consideró el cuanto generado en los sistemas biológicos y se planteó la siguiente pregunta: estos resultados eran solo una consecuencia de la construcción de la biología a partir de moléculas, ¿cuál es su objetivo? » Explicar o el químico Greg Engel de la Universidad de Chicago.
Entonces, la evidencia de que los efectos cuánticos se pueden integrar en los sistemas vivos acumulada en algún momento.
Un estudio reciente mostró cómo los cambios en un campo magnético influyen en el giro de un electrón en proteínas sensibles a la luz llamadas criptocromos, un fenómeno que puede explicar cómo algunos animales pueden detectar la magnetosfera de nuestro planeta.
Identifique una influencia cuántica sutil en una respuesta sensorial y táctil. Pero tenga en cuenta la falta de supervivencia de un organismo y otro.
«Esta es la primera vez que hemos visto a la biología explorar activamente los efectos cuánticos», disecar Engel.
Como bacteria estrictamente anaeróbica, C. tepidum No quiero que el oxígeno fluya libremente por sus entradas. O que es útil para liberar la energía de la glicina en nuestras células, destruyendo el mecanismo que convierte la luz en enlaces químicos dentro de los microbios.
Un elemento clave de esta cadena de reacciones transformadoras es un grupo de proteínas y pigmentos llamados Complejo Fenna-Matthews-Olson (FMO). Actúa como un mediador entre los componentes captadores de luz del sistema y las «plantas» de energía, las ondas en energía y se convierten en química.
Inicialmente, Yo pensé que era de que o FMO depende coeficiente cuántico Para hacer su trabajo, combine la naturaleza ondulatoria de las partículas para facilitar la transferencia de electrones de manera eficiente.
Estudios posteriores obligan a los científicos a repensar el papel de este fenómeno estrictamente cuántico en el funcionamiento de FMO, afirmando que con la coerência cuántica, nada puede realmente retrasar la totalidad o el proceso.
En esta última exploración de la coherencia cuántica dentro de FMO, los investigadores tienen en cuenta el efecto de que el oxígeno puede empañar la totalidad o el sistema.
Utilizando una técnica de espectroscopia láser ultrarrápida para capturar detalles sobre la actividad compleja, el equipo muestra cómo la presencia de oxígeno puede transformar dos componentes de la captura de luz en el centro de reacción.
Descubrirán que un par de moléculas de cisteína no estaba en el centro de la operación, actuando como un disparador o liberando un protón siempre que requiriera oxígeno presente.
Este protón perdido afecta directamente los mecanismos cuánticos dentro del complejo FMO, reduciendo efectivamente la energía para la longevidad de las áreas que de otra manera estarían expuestas a la oxidación.
Embora significa que la batería está temporalmente privada de energía, una interrupción cuántica hace que la célula comience a respirar a un ritmo que puede estar libre de dos efectos tóxicos de la oxigenación.
«La simplicidad del mecanismo sugiere que se puede encontrar en otros organismos fotosintéticos en su etapa evolutiva», disecar o el autor principal Jake Higgins, estudiante de posgrado en el Departamento de Química de la Universidad de Chicago.
«Si más organismos son capaces de modular dinámicamente los acoplamientos de la mecánica cuántica en sus moléculas para producir cambios más grandes en la fisiología, esto podría tener un conjunto completamente nuevo de efectos seleccionados por la naturaleza que aún no conocemos».
Quizás haya un mundo interior de biología cuántica que ruega por ser descubierto.
Esta investigación no se publicó PNAS.