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Saltos quânticos e mutação genética: a previsão de Schrodinger se tornou realidade?
Com o desenvolvimento da ciência, a biologia quântica gradualmente se tornou um campo de fronteira onde a biologia e a física se cruzam. A biologia quântica se concentra em explorar como a mecânica quântica afeta os sistemas biológicos e revela sua importância nos processos biológicos. Da catálise enzimática aos processos sensoriais e à conversão de energia, a operação desses processos mostra uma profunda influência da mecânica quântica. Em seu livro de 1944 O que é a vida? , que explorou essas ideias, apresentou seu argumento quântico central e levou muitos pesquisadores subsequentes a pensar sobre o papel dos fenômenos quânticos na vida.
Previsão de Schrodinger
Schrodinger acredita que a informação genética da vida pode ser armazenada em um "cristal não periódico" e que mutações podem ocorrer na forma de "saltos quânticos".
Hoje, o desenvolvimento da biologia quântica desvendou alguns dos mistérios da vida e desafiou as visões tradicionais da biologia. Muitos pesquisadores estão trabalhando para entender como a mecânica quântica afeta a catálise enzimática e a função celular, particularmente em processos de conversão de energia, como fotossíntese e respiração celular. A transferência de elétrons e o tunelamento de prótons durante a catálise enzimática demonstraram ser essenciais em muitos processos biológicos.
Efeitos quânticos na catálise enzimática
Enzimas são catalisadores biológicos cuja eficiência vem em parte do tunelamento quântico. O tunelamento quântico se refere à capacidade das partículas, sob certas circunstâncias, de atravessar barreiras de energia que deveriam ser impossíveis de cruzar. Descobriu-se que muitas enzimas em organismos vivos estão envolvidas na transferência de elétrons, tornando esses processos mais eficientes.
O tunelamento quântico não é apenas a base da transferência de elétrons, mas também um mecanismo importante de transporte de prótons.
Mecanismo Quântico de Transferência de Energia
Na fotossíntese, os pigmentos fotossintéticos trabalham em conjunto com sistemas de impulso ligados à membrana para absorver fótons e transferir essa energia para os centros de reação. Nesse processo, acredita-se que a coerência quântica seja um fator-chave que auxilia na transferência eficiente de energia. Pesquisas existentes mostram que os pigmentos fotossintéticos podem transferir energia com uma eficiência de mais de 99%, uma eficiência que não pode ser explicada apenas pela física clássica.
A coerência quântica permite que a transferência de energia durante a fotossíntese utilize múltiplos caminhos, melhorando assim a eficiência.
Fenômenos quânticos em sistemas sensoriais
Além da transferência de energia, os sistemas sensoriais também mostram a existência de efeitos quânticos. Por exemplo, o tunelamento quântico pode ser usado no mecanismo de funcionamento do olfato. Uma teoria sobre o olfato sugere que os receptores olfativos detectam odores com base em vibrações moleculares, sugerindo que fenômenos quânticos desempenham um papel em nossa percepção.
Se o sentido do olfato depende da existência do tunelamento quântico ainda é uma pesquisa ativa.
Direções futuras da pesquisa
À medida que a biologia quântica continua a se desenvolver, pesquisas futuras explorarão com mais profundidade os impactos específicos desses fenômenos quânticos na biologia. Podemos descobrir que mais processos biológicos são impulsionados pelos princípios da mecânica quântica, por exemplo, facilitando a aplicação de novas tecnologias médicas. Muitos experimentos biológicos atuais também precisam ser reinterpretados, fornecendo novas perspectivas para a integração da biologia comparativa (biofísica) e da biologia quântica.
A natureza quântica da biologia mudará nossa compreensão da natureza da vida?
A comunidade científica está enfrentando uma questão profunda: a mecânica quântica se tornará um pilar importante da biotecnologia do futuro e nos ajudará a desvendar os segredos profundos da variação genética? Como esses fenômenos quânticos mudam nossa compreensão básica da vida pode se tornar um tópico importante na pesquisa científica nas próximas décadas.
