Дивовижний світ квантової фізики может поясніті походження життя на Землі

Існує думка, что Неймовірні правила квантової фізики Працюють Тільки в мікросвіті, но Вчені начали знаходіті все больше підтверджень ее значної роли в биологии життя. Віявляється, квантова механіка бере участь у Великій кількості біологічних процесів, таких як фотосинтез, міграція птахів, нюх І, можливо, даже з'явилися життя.

Квантова механіка вівчає дивний набір правил, Яким підпорядковуються Елементарні частинка, здатні проходити крізь стіні, поводіті собі як хвилі, а такоже зберігаті зв'язок даже на Великій відстані. «Це в буквальному СЕНСІ фантастична наука», - розповідає інженер-механік з Массачусетського технологічного інституту Сет Ллойд.

Ее Особливості, як правило, не пошірюються на звічайні макроскопічні предмети. Альо здається, что природа нашли Способи использование квантової механіки для забезпечення роботи Деяк з ее найскладніших и жіттєво Важлива систем.

«Життя складається з атомів, а атоми підкоряються правилам квантової механіки, - отмечает космолог Пол Девіс з Державного університету Арізоні. - Життя існує Вже Протяг значного годині - як мінімум 3,5 мільярда років на Нашій планеті, и цього годині Цілком Достатньо для опанування Деяк квантових трюків, если смороду забезпечують Переваги ».

Мозок птаха

Однією зі сфер, де вікорістовується квантова механіка, є Внутрішній компас птахів та других мігруючіх тварин. Багата відів птахів щорічно мігрують на тісячі кілометрів, повертаючісь не просто в тій же регіон, а в ті ж самє місце розмноження.

Багата років Вчені задавалися харчування, як птахам вдається таке відмінне орієнтування. Імовірно смороду мают здатність відчуваті напрямок на підставі магнітного поля Землі. Спеціалісти однозначно розуміють, что птахи розпізнають магнітне поле, но при Авторитети НЕ могут назваті Цю здатність магнітнім органом.

За існуючімі доказ птахи могут використовуват квантовомеханічну зв'язаність - здатність частінок мати однакові Властивості даже после поділу. Таким чином, коли над однією частинка проводитися якась дія, ее Наслідки відбіваються и на іншій.

Вчені вважають, что цею процес ставши можливости Завдяк білку в очах птахів під назв кріптохром. Зелене світло, потрапляючі в око птаха, стікається з кріптохромом, Який дает енергетичний Поштовх одному з електронів пов'язаної парі, відокремлюючі его от партнера. У новому розташуванні електрон піддається Дії зміненого магнітного поля Землі, что відбівається на его обертанні. Птахи вміють використовуват Цю інформацію, щоб формуваті внутрішню карту магнітного поля планети и з'ясовувати своє положення и напрямок.

«Це Цілком можливо, - отмечает Ллойд. - Коли я Вперше почув Цю мнение, вона здал мені Трохи божевільною. У нас немає прямих експериментальних доказів, но ідея очень жіттєздатна ».

Теорія получила підтрімку в результаті недавнього випробовування на плодової мушки, Які такоже мают кріптохром. Колі комах позбавілі цього Білка, смороду Втратили магнітну чутлівість и здатність до орієнтування.

Нюх

Іншім прикладом, коли на допомогу приходити квантова механіка, є нюх. Раніше біологі вважаю, що аромати спріймаються с помощью простого механізму: молекули запаху потрапляють в ніс, а рецепторні молекули зв'язують з ними и розпізнають їх в залежності від форми.

Альо Вчені зрозумілі, что деякі молекули запаху схожої форми мают зовсім різній аромат через, здавалось би, незначна хімічну різніцю, Наприклад, коли атом водних в молекулі замінюється більш важкий варіантом водних під назв дейтерій. У тій годину як цею атом впліває на Вагу молекули, ВІН НЕ змінює ее форму, а тому вона потрапляє в рецепторних молекулу точно таким же чином.

Так як же нюхова система розпізнає різніцю? Відповідь Лежить у здатності квантових частінок поводіті собі, як хвилі.

«Теоретично, даже если форма молекули однакова, вона вібрує Трохи інакше Завдяк невелікій Відмінності, - пояснює Ллойд. - І ЦІ хвільові Властивості, Які є в чистому виде квантової ефектом, якімось чином відчуваються рецептором, Який розпізнає вібраційні Відмінності ».

Відсутні шматочкі

Фізики беруться за все Більшу Кількість нерозгаданіх Таємниць биологии в надії, что квантова механіка зможу надаті бракуючі шматочкі мозаїки. Смороду даже очікують, что ця наука проллє світло на найскладніше питання біології: як з'явилось життя?

«Мі Хочемо знаті, як нежіві предмети перетворіліся на живі, - говорити Девіс. - Життя - це, безсумнівно, характерний стан матерії. Мі Хотіли б зрозуміті, чі є ця характерність життя без Основі квантової механікою ».

Альо в своих старання віпробуваті квантової ключ на замках биологии деякі Вчені боятися перестаратісь.

«Квантова механіка дивна и загадкова, - отмечает Ллойд. - Походження життя теж дивне и Загадкова. Однакові характеристики не означаються, что ЦІ явищем - Одне и ті ж. Думаю, не Варто Говорити, что всі Дивні и загадкові РЕЧІ мают однакове походження ».