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Saltos cuánticos y mutación genética: ¿se ha hecho realidad la predicción de Schrodinger?
Con el desarrollo de la ciencia, la biología cuántica se ha convertido gradualmente en un campo de frontera en la intersección de la biología y la física. La biología cuántica se centra en explorar cómo la mecánica cuántica afecta los sistemas biológicos y revela su importancia en los procesos biológicos. Desde la catálisis enzimática hasta los procesos sensoriales y la conversión de energía, el funcionamiento de estos procesos muestra la profunda influencia de la mecánica cuántica. En su libro de 1944 ¿Qué es la vida? " explora estos conceptos, plantea su tesis cuántica central y ha llevado a muchos investigadores posteriores a reflexionar sobre el papel de los fenómenos cuánticos en la vida.
La predicción de Schrodinger
Schrodinger cree que la información genética de la vida puede almacenarse en un "cristal no periódico" y que las mutaciones pueden aparecer en forma de "saltos cuánticos".
Hoy en día, el desarrollo de la biología cuántica ha desvelado parte de los misterios de la vida y ha desafiado la visión tradicional de la biología. Muchos investigadores están trabajando para aclarar cómo la mecánica cuántica afecta la catálisis enzimática y la función celular, especialmente en los procesos de conversión de energía como la fotosíntesis y la respiración celular. Se ha demostrado que la transferencia de electrones y la tunelización de protones durante la catálisis enzimática son esenciales en muchos procesos biológicos.
Efectos cuánticos de la catálisis enzimática
Las enzimas son catalizadores biológicos cuya eficiencia deriva en parte del efecto túnel cuántico. El túnel cuántico ocurre cuando, bajo ciertas circunstancias, las partículas pueden atravesar barreras de energía que deberían ser imposibles de cruzar. Se ha descubierto que en muchos organismos las enzimas participan en la transferencia de electrones, lo que hace que estos procesos sean más eficientes.
El túnel cuántico no es sólo la base para la transferencia de electrones, sino también un mecanismo importante para el transporte de protones.
Mecanismo cuántico de transferencia de energía
En la fotosíntesis, los pigmentos fotosintéticos trabajan con sistemas de pulsos unidos a membranas para absorber fotones y transferir esta energía a los centros de reacción. En este proceso, la coherencia cuántica se considera un factor clave que contribuye a la transferencia eficiente de energía. Las investigaciones existentes muestran que los pigmentos fotosintéticos pueden transferir energía con una eficiencia superior al 99%, una eficiencia que no puede explicarse únicamente mediante la física clásica.
La coherencia cuántica permite que la transferencia de energía durante la fotosíntesis utilice múltiples vías, aumentando así la eficiencia.
Fenómenos cuánticos en los sistemas sensoriales
Además de la transferencia de energía, los sistemas sensoriales también muestran la presencia de efectos cuánticos. Por ejemplo, los túneles cuánticos pueden estar implicados en el funcionamiento del sentido del olfato. Una teoría sobre el olfato es que los receptores olfativos detectan olores basándose en vibraciones moleculares, lo que sugiere que los fenómenos cuánticos juegan un papel importante en nuestra percepción.
Aún se está investigando activamente si el sentido del olfato depende de la existencia de túneles cuánticos.
Dirección futura de la investigación
A medida que la biología cuántica continúe desarrollándose, las investigaciones futuras explorarán más profundamente el impacto específico de estos fenómenos cuánticos en la biología. Es posible que descubramos que más procesos biológicos están impulsados por los principios de la mecánica cuántica, por ejemplo, cómo facilitar la aplicación de nuevas tecnologías médicas. Muchos experimentos biológicos actuales también necesitan ser reinterpretados, proporcionando una nueva perspectiva sobre la integración de la biología comparada (biofísica) y la biología cuántica.
¿Las propiedades cuánticas de la biología cambiarán nuestra comprensión de la naturaleza de la vida?
La comunidad científica se enfrenta a una pregunta de gran alcance: ¿Se convertirá la mecánica cuántica en una piedra angular importante de la biotecnología del futuro y nos ayudará a descubrir los profundos secretos de la variación genética? ¿Cómo cambian estos fenómenos cuánticos nuestra comprensión básica de la vida? ¿Quizás se convierta en un tema importante en la investigación científica en las próximas décadas?
