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Sauts quantiques et mutation génétique : la prédiction de Schrödinger s'est-elle réalisée ?
Avec le développement de la science, la biologie quantique est progressivement devenue un domaine frontière à l’intersection de la biologie et de la physique. La biologie quantique se concentre sur l'exploration de la manière dont la mécanique quantique affecte les systèmes biologiques et révèle son importance dans les processus biologiques. De la catalyse enzymatique aux processus sensoriels en passant par la conversion d'énergie, le fonctionnement de ces processus montre la profonde influence de la mécanique quantique. Dans son livre de 1944, Qu'est-ce que la vie ? " explore ces concepts, avance sa thèse quantique centrale et a amené de nombreux chercheurs ultérieurs à réfléchir au rôle des phénomènes quantiques dans la vie.
La prédiction de Schrödinger
Schrödinger pense que les informations génétiques de la vie peuvent être stockées dans un « cristal non périodique » et que des mutations peuvent apparaître sous la forme de « sauts quantiques ».
Aujourd’hui, le développement de la biologie quantique a percé une partie des mystères de la vie et remis en question la vision traditionnelle de la biologie. De nombreux chercheurs s’efforcent de comprendre comment la mécanique quantique affecte la catalyse enzymatique et la fonction cellulaire, notamment dans les processus de conversion d’énergie tels que la photosynthèse et la respiration cellulaire. Il a été démontré que le transfert d’électrons et le tunneling de protons au cours de la catalyse enzymatique sont essentiels dans de nombreux processus biologiques.
Effets quantiques de la catalyse enzymatique
Les enzymes sont des catalyseurs biologiques qui tirent leur efficacité en partie du tunnel quantique. Le tunnel quantique se produit lorsque, dans certaines circonstances, des particules sont capables de traverser des barrières énergétiques qui devraient être impossibles à franchir. Il a été démontré que les enzymes de nombreux organismes sont impliquées dans le transfert d’électrons, ce qui rend ces processus plus efficaces.
L'effet tunnel quantique n'est pas seulement la base du transfert d'électrons, mais également un mécanisme important pour le transport des protons.
Mécanisme quantique de transfert d'énergie
Lors de la photosynthèse, les pigments photosynthétiques fonctionnent avec des systèmes d'impulsions liés à la membrane pour absorber les photons et transférer cette énergie vers les centres de réaction. Dans ce processus, la cohérence quantique est considérée comme un facteur clé contribuant au transfert efficace de l’énergie. Les recherches existantes montrent que les pigments photosynthétiques peuvent transférer de l'énergie avec une efficacité de plus de 99 %, une efficacité qui ne peut être expliquée par la seule physique classique.
La cohérence quantique permet au transfert d'énergie pendant la photosynthèse d'utiliser plusieurs voies, augmentant ainsi l'efficacité.
Phénomènes quantiques dans les systèmes sensoriels
En plus du transfert d'énergie, les systèmes sensoriels montrent également la présence d'effets quantiques. Par exemple, l’effet tunnel quantique peut être impliqué dans le fonctionnement de l’odorat. Une théorie en olfaction est que les récepteurs olfactifs détectent les odeurs sur la base de vibrations moléculaires, ce qui suggère que les phénomènes quantiques jouent un rôle important dans notre perception.
La question de savoir si le sens de l'odorat dépend de l'existence d'un tunnel quantique fait toujours l'objet de recherches actives.
Orientations futures de la recherche
À mesure que la biologie quantique continue de se développer, les recherches futures exploreront plus en profondeur l’impact spécifique de ces phénomènes quantiques en biologie. Nous constaterons peut-être que davantage de processus biologiques sont régis par les principes de la mécanique quantique, par exemple sur la manière de faciliter l'application de nouvelles technologies médicales. De nombreuses expériences biologiques doivent aujourd’hui également être réinterprétées, offrant ainsi une nouvelle perspective sur l’intégration de la biologie comparée (biophysique) et de la biologie quantique.
Les propriétés quantiques de la biologie changeront-elles notre compréhension de la nature de la vie ?
La communauté scientifique est confrontée à une question de grande envergure : la mécanique quantique deviendra-t-elle une pierre angulaire importante de la future biotechnologie et nous aidera-t-elle à percer les profonds secrets de la variation génétique ? Comment ces phénomènes quantiques changent-ils notre compréhension fondamentale de la vie ? Peut-être deviendront-ils un sujet important dans la recherche scientifique au cours des prochaines décennies ?
