Kuantum biyolojisinde yeni tartışmalar
Uzun süredir devam eden bir tartışma üzerine yeni yayınlanan bir makale " Kuantum fotosentezi Kavram yeniden incelendi.
Atom altı parçacıkların hareketinin bir dizi garip matematiksel kuralı izlediğini biliyoruz.Bazı özelliklerinin yalnızca belirli değerleri olabilir ve bazen aynı anda birden fazla farklı değere sahip olabilirler veya bu değerlerin tümü dolaşıktır. Biz bunlara garip fenomen diyoruz Kuantum etkisi .
Ve uzun zamandır, bazı bilim adamları bu tuhaf kuantum fenomenin biyolojide de önemli bir rol oynayıp oynamadığını merak ediyorlardı. Özellikle fotosentezin verimliliğini artırmak açısından? Aslında bilim adamları Kuantum biyolojisi Araştırma geriye doğru izlenebilir Kuantum mekaniği Erken dönemlerde (bakınız: "Kuantum Biyolojinin Kökeni"), son yıllara kadar bilimsel olarak doğrulanabilir bir kavram olarak bilimsel araştırma aşamasında olmamıştır.
Son on yılda, kuantum biyolojisi üzerine yapılan araştırmalar büyük ilerleme kaydetti Bilim adamları, kuantum biyolojisi perspektifinden, vizyondan fotosenteze, kuşların navigasyonuna kadar birçok biyolojik sistemi inceledi. 2007 yılında, ünlü "Nature" dergisi, araştırmacıların bulgularını deneylerden açıkladıkları bir makale yayınladı. Kuantum tutarlılığı içinde Fotosentez Biyolojik sistem Enerji transfer süreci Anahtar bir rol oynadı. Bu sonuç yayınlandı ve bu da birçok tartışmaya neden oldu.
2007 yılında "Nature", bitkilerin enerji üretim sürecinin kuantum tutarlılığı ile ilgili olduğunu gösteren bir çalışma yayınladı. | Resim kaynağı: Doğa
2007'de, Berkeley'deki California Üniversitesi, St.Louis'deki Washington Üniversitesi ve Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı'ndan bir grup bilim adamı FMO kompleksi (Fenna-Matthews-Olson) fotosentetik bakteriler ölçüldü. FMO kompleksi, pigment ve protein moleküllerinden oluşan bir tür bakteriyel klorofildir.Bunları yeşil kükürt bakterilerinde bulabiliriz. Hücrenin güneş ışığını toplayan kısmını fotosentezin reaksiyon merkezine bağlayan bir "enerji" teli gibidir.
FMO kompleksi. | Resim kredisi: Julian Adolphs / Wikimedia Commons
Deneyde, araştırmacılar bu FMO kompleksini soğutarak Eksi 196 , Ve sonra lazer darbesi uyarımına tepkisini ölçtü ve Salınım modu Bu salınımı elektronların kuantum tutarlılığına atfediyorlar ve bu nedenle bunun, fotosentetik biyolojik sistemin en etkili enerji aktarım yolunu bulmak için birden çok elektronik durumun tutarlı bir üst üste binmesini gösterdiğine inanıyorlar.
Bu deney yayınlandıktan sonra, kuantum biyolojisinde bir araştırma patlaması başladı. Bilim adamları biyolojide ne kadar tuhaf kuantum etkilerinin ortaya çıkacağını ve bu etkilerin bir biçimde nasıl görüneceğini keşfetmeye başladılar.
Aynı zamanda, bu makale yayınlandığından bu yana, bazı bilim adamları bu salınım modunun gerçekten kuantum tutarlılığından kaynaklanıp kaynaklanmadığı konusunda şüpheci davrandılar. Fotosentezin, maksimum verimlilik elde etmek için gerçekten kuantum tutarlılığı gerektirip gerektirmediğinden şüphe ettiler.
Maddenin Yapısı ve Dinamiği için Alman Max Planck Enstitüsü Dwayne Miller Şüphenin seslerinden biridir. 3 Nisan'da Miller, ilgili yazar olarak, "Science Progress" dergisinde yayınlanan bir inceleme makalesinde FMO kompleksi tarafından sunulan salınım modunun kuantum yorumunu reddetti.
3 Nisan 2020'de "Science Progress", 2007'de yayınlanan araştırmayı reddeden bir inceleme yazısı yayınladı. | Resim kaynağı: Science Advances
Makale, elektronların kuantum tutarlılığının yanlış olduğunu kanıtlamak için geçmişte yapılan birçok deneyden toplanan kanıtları sentezliyor. Atomik titreşimlerin de benzer davranışlar sergileyerek benzer gözlemler üretebileceğini belirttiler. Bu gözleme hangi mekanizmanın neden olduğunu ayırt etmek zordur.
Ek olarak, yeni makale 2007'deki deneyin eksi 196 ° C gibi nispeten aşırı bir sıcaklıkta gerçekleştirildiğine de işaret etti. Ve içindekilerden Oda sıcaklığı Aşağıda yapılan benzer deneylere göre, lazer uyarımı altında FMO kompleksinin sergilediği kuantum koheransı yalnızca onlarca femtosaniye (1 femtosaniye = 10¹saniye) sürebilir. Ve bu kadar kısa bir süre fotosentezin enerji transfer verimini etkilemeye yetmez.
Bu nedenle, yeni makale, bu organizmadaki enerji transfer sürecinin, kuantum mekaniğinin tekilliklerinin hakimiyetinden ziyade, güneş ışığının tetiklediği uyarılmış durumların moleküller arasında atladığı bir süreç olan tutarsız bir "atlama" süreci olduğu sonucuna varıyor. süreç.
California Üniversitesi, Berkeley'de Kimya Profesörü Graham Fleming 2007 makalesinin yazarlarından biridir. Yeni yazıda bahsedilen atomik titreşim türünün, başka bir fotosentetik ışık hasat kompleksi üzerinde yaptıkları gözlemleri yeniden üretemediğini ve şimdi bunları analiz etmek için daha gelişmiş spektroskopi tekniklerini kullanmaya başladıklarını söyledi. Moleküllerin titreşim spektrumu. Ancak Miller, Fleming'in makalesinin bu fotosentetik biyolojik sistemin enerji aktarım sürecinin kuantum uyumlu bir süreç olduğunu göstermediğinde ısrar etti.
Ancak bu, kuantum biyolojisinin sona erdiği anlamına gelmez, çünkü kuantum mekaniğinin makroskopik performansı biyolojik sistemlerde hala görünebilir. Örneğin, araştırmalar kuantum süreçlerinin kuş navigasyon sistemlerinin arkasındaki ilke olduğunu göstermiştir. Diğerleri görüşümüzün ve kokumuzun kuantum biyolojisiyle ilgili olabileceğini düşünüyor. Bunlar cevap vermek için hala daha fazla araştırmaya ihtiyaç duyan sorulardır. Ancak bu yeni inceleme makalesine bakılırsa, fotosentez bazı bilim adamlarının hayal ettiği kadar tuhaf bir şekilde kuantum görünmüyor.
Referans kaynağı:
https://advances.sciencemag.org/content/6/14/eaaz4888/tab-pdf
https://gizmodo.com/are-plants-quantum-1842734189
https://www.nature.com/articles/nature05678
Kapak resmi kaynağı: geralt / Piaxabay
