Language
Country/Area
No result found
Bước nhảy lượng tử và đột biến gen: Dự đoán của Schrodinger có thành sự thật không?
Với sự phát triển của khoa học, sinh học lượng tử dần trở thành một lĩnh vực biên giới ở điểm giao thoa giữa sinh học và vật lý. Sinh học lượng tử tập trung vào việc khám phá cơ học lượng tử ảnh hưởng như thế nào đến các hệ thống sinh học và cho thấy tầm quan trọng của nó trong các quá trình sinh học. Từ xúc tác enzyme đến các quá trình cảm giác đến chuyển đổi năng lượng, hoạt động của các quá trình này cho thấy ảnh hưởng sâu sắc của cơ học lượng tử. Trong cuốn sách năm 1944 của ông Cuộc sống là gì? " khám phá những khái niệm này, đưa ra luận điểm lượng tử trọng tâm và khiến nhiều nhà nghiên cứu tiếp theo suy nghĩ về vai trò của hiện tượng lượng tử trong cuộc sống.
Dự đoán của Schrodinger
Schrodinger tin rằng thông tin di truyền của sự sống có thể được lưu trữ trong một "tinh thể không tuần hoàn" và các đột biến có thể xuất hiện dưới dạng "bước nhảy lượng tử".
Ngày nay, sự phát triển của sinh học lượng tử đã mở ra một phần bí ẩn của sự sống và thách thức quan điểm truyền thống về sinh học. Nhiều nhà nghiên cứu đang nỗ lực làm rõ cơ học lượng tử ảnh hưởng như thế nào đến xúc tác enzyme và chức năng tế bào, đặc biệt là trong các quá trình chuyển đổi năng lượng như quang hợp và hô hấp tế bào. Sự chuyển điện tử và đường hầm proton trong quá trình xúc tác enzyme đã được chứng minh là rất cần thiết trong nhiều quá trình sinh học.
Tác dụng lượng tử của xúc tác enzyme
Enzyme là chất xúc tác sinh học có được hiệu quả một phần từ sự chui hầm lượng tử. Đường hầm lượng tử là khi, trong những trường hợp nhất định, các hạt có thể đi qua các rào cản năng lượng mà lẽ ra không thể vượt qua được. Người ta đã phát hiện ra rằng enzyme ở nhiều sinh vật có liên quan đến quá trình chuyển điện tử, làm cho các quá trình này hiệu quả hơn.
Đường hầm lượng tử không chỉ là cơ sở cho sự chuyển điện tử mà còn là một cơ chế quan trọng để vận chuyển proton.
Cơ chế lượng tử truyền năng lượng
Trong quá trình quang hợp, các sắc tố quang hợp hoạt động với hệ thống xung gắn màng để hấp thụ các photon và truyền năng lượng này đến các trung tâm phản ứng. Trong quá trình này, sự kết hợp lượng tử được coi là yếu tố then chốt, góp phần truyền năng lượng hiệu quả. Nghiên cứu hiện tại cho thấy các sắc tố quang hợp có thể truyền năng lượng với hiệu suất hơn 99%, một hiệu suất không thể giải thích được chỉ bằng vật lý cổ điển.
Sự kết hợp lượng tử cho phép truyền năng lượng trong quá trình quang hợp để sử dụng nhiều con đường, từ đó tăng hiệu quả.
Hiện tượng lượng tử trong hệ giác quan
Ngoài việc truyền năng lượng, hệ thống cảm giác còn cho thấy sự hiện diện của các hiệu ứng lượng tử. Ví dụ, đường hầm lượng tử có thể liên quan đến cách hoạt động của khứu giác. Một lý thuyết về khứu giác cho rằng các thụ thể khứu giác phát hiện mùi dựa trên sự rung động phân tử, cho thấy hiện tượng lượng tử đóng vai trò quan trọng trong nhận thức của chúng ta.
Việc khứu giác có phụ thuộc vào sự tồn tại của đường hầm lượng tử hay không vẫn đang được nghiên cứu tích cực.
Hướng nghiên cứu tiếp theo
Khi sinh học lượng tử tiếp tục phát triển, nghiên cứu trong tương lai sẽ khám phá sâu hơn tác động cụ thể của những hiện tượng lượng tử này trong sinh học. Chúng ta có thể thấy rằng nhiều quá trình sinh học hơn được thúc đẩy bởi các nguyên tắc của cơ học lượng tử, chẳng hạn như cách tạo điều kiện thuận lợi cho việc ứng dụng các công nghệ y tế mới. Nhiều thí nghiệm sinh học ngày nay cũng cần được diễn giải lại, mang đến một góc nhìn mới về sự tích hợp giữa sinh học so sánh (lý sinh) và sinh học lượng tử.
Liệu các đặc tính lượng tử của sinh học có làm thay đổi hiểu biết của chúng ta về bản chất của sự sống?
Cộng đồng khoa học đang phải đối mặt với một câu hỏi sâu rộng: Liệu cơ học lượng tử có trở thành nền tảng quan trọng của công nghệ sinh học trong tương lai và giúp chúng ta giải mã những bí mật sâu xa về biến thể di truyền? Những hiện tượng lượng tử này làm thay đổi hiểu biết cơ bản của chúng ta về sự sống như thế nào? Có lẽ nó sẽ trở thành một chủ đề quan trọng trong nghiên cứu khoa học trong vài thập kỷ tới?
