量子生物学能揭示生命的巨大奥秘吗?

酶催化反应的神速是因为搭乘了“量子隧穿”的快车吗?光合作用中的能量转移效率与“量子相干性”相干吗?动物感知磁场是纠缠的电子感知到了磁场朝向的变化?当我们闻到气味时,不仅是“闻到”了气味分子的形状,而且还“嗅到”了它们化学键的振动频率?科学家在诸多生命过程中都找到了量子效应的证据。温暖嘈杂的生命没有完全淹没微观世界的量子力学现象——愈反直觉,愈迷人。

在谢菲尔德大学的一个物理实验室中,几百个光合细菌被置于两面相距不到1微米的镜子之间。物理学家David Coles和他的同事正在用白光照射这一充满微生物的空隙,他们可以通过改变镜子的间距来调节光在细胞周围弹射的方式。

根据2017年发表的结果,这种复杂的设置可以使光子与少数细胞中的光合作用结构发生物理相互作用,这一作用通过微调实验装置就可以改变研究人员可以如此控制细胞与光的相互作用,这本身就是一项成就然而对这一发现更加惊人的阐释出现在第二年Coles和几位合作者在重新分析数据时发现细菌和光线之间相互作用的性质比原始分析中提出的更为古怪两篇论文共同作者牛津大学物理学家Vlatko Vedral说一个似乎无可避免结论是我们间接真正目睹的是量纠缠量缠是指两个或多个粒子互相依存状态无论它们之间的距离有多远这是亚原子图景中诸多反直觉特性之一在这幅图景中电子和光线这样的粒同时表现为粒子和波同时占据多重位置并能越过看似不可穿透势垒正是使用这种语言Vedral同事们在谢菲尔实验的数据检测到了光线细菌之问纠特征研究已经多次无生命物体证明了存在:2017有科学报告称设法保持隔公里线对之间的互依存性如果Vedra假设正确也就是说如果量缠现也存在于菌的话那么项研可能标着人们第一次生体内观察纠并且表明效并非像过去认为那样罕见从为原本就已存在的证添砖加瓦

支持Al-Khalili和Vedral科学家群体正不断壮大他们主张世界效应可能会是阐释一些生学最大谜团的核心所在甚至可能受制于自然选择这些谜涉及到酶催化效率鸟类导航乃至人的意识牛津大学的物家Chiara MarlettoColes Veda合作研究关于菌-量化论文她说整个领域都试图证明这一点即不仅理论适用于这些系统而且测试些系统是否利用理发挥其功能也是有可能的在更广泛的科研究和资助者群体现如果你说自己正在究学生物学的力量并不会被当作彻底疯只会被认有点古怪其他研究人员强调论机制是否获得支撑推测本身也是有价值的随着技术小型化我们在界拥有丰富的信息从中汲取灵感这是一个探究命是什么绝佳机会同时也是吸取经验以最优方式设计生理过程绝佳机会

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