مکانیک کوانتومی در سلول‌های زنده چگونه کار می‌کند؟

به گزارش مجله خبری نگار، در مورد برهم نهی کوانتومی، ذرات می‌توانند به طور همزمان در چندین حالت باشند، مانند سکه معلق در هوا که هنوز به عنوان "تصویر یا نوشته" شناسایی نشده است.

در مورد درهم تنیدگی کوانتومی، دو ذره به هم متصل می‌شوند به طوری که تغییر یکی از آنها بلافاصله بر دیگری تأثیر می‌گذارد، حتی اگر از هم دور باشند.

پیش از این، تصور می‌شد که این اثرات فقط در محیط‌های خنک و کنترل شده رخ می‌دهد، نه در "هرج و مرج گرم" سلول‌های زنده. اما فیزیکدان نظریه پرداز فیلیپ کوریان از دانشگاه هاروارد کشف کرد که شبکه‌های پروتئینی در اسکلت سلولی (قاب داخلی سلول ها) از تابش فوق العاده کوانتومی استفاده می‌کنند، جایی که مولکول‌ها نور را با هم قوی‌تر و سریع‌تر از تشعشعات فردی خود ساطع می‌کنند، مانند یک گروه کر که بلندتر از یک خواننده انفرادی آواز می‌خواند.

در اینجا، تریپتوفان (یک اسید آمینه در پروتئین ها) نقش کلیدی را ایفا می‌کند، جذب نور ماوراء بنفش (مانند نور ساطع شده توسط رادیکال‌های آزاد در سلول ها) و تابش مجدد آن. در شبکه‌های بزرگ مانند میکروتوبول‌ها، تریپتوفان به عنوان آنتنی عمل می‌کند که به لطف اثرات کوانتومی سیگنال را افزایش می‌دهد.

این امر سلول‌ها را قادر می‌سازد تا داده‌ها را با سرعت ۱۰¹²-۱۰¹³ در ثانیه پردازش کنند، یک میلیارد برابر سریعتر از تکانه‌های عصبی (حدود ۱۰³ فرآیند در ثانیه).

پس چرا این کشف اینقدر مهم است؟ -، زیرا سیستم‌های زنده، از جمله باکتری‌ها و گیاهان، از اثرات کوانتومی در شرایط دمای اتاق استفاده می‌کنند و رایانه‌های کوانتومی صنعتی را که به دمای نزدیک به -۲۷۳ درجه سانتیگراد نیاز دارند، دور می‌زنند. این کشف می‌تواند الهام بخش ایجاد رایانه‌های کوانتومی پایدار باشد که قادر به کار در محیط‌های "پر سر و صدا" مانند سلول‌ها هستند.

کوریان قدرت محاسباتی حیات روی زمین را با قدرت تمام مواد موجود در جهان قابل مشاهده مقایسه کرد و توضیح داد که حیات نقش مهمی در پردازش اطلاعات دارد.

او گفت: "فیزیکدانان و کیهان شناسان باید از نظر فکری با چنین اکتشافاتی متحد شوند، به ویژه هنگام مطالعه منشأ حیات بر روی زمین و در بقیه جهان قابل سکونت. "

اگر مغز را به عنوان یک ابررایانه به تصویر بکشیم، می‌توان گفت که نه تنها سیگنال‌های الکتریکی را منتقل می‌کند، بلکه از اثرات کوانتومی برای پردازش فوری داده‌ها نیز استفاده می‌کند. در گیاهان، به لطف تریپتوفان، سلول‌ها می‌توانند سریعتر از سیگنال‌های شیمیایی با نور ارتباط برقرار کنند. این امر در مورد تمام موجودات یوکاریوتی که سلول‌های آنها حاوی یک هسته هستند، از موجودات تک سلولی گرفته تا انسان صدق می‌کند.

منبع: Naukatv