Kvadrifysiikan Kummallinen Maailma Voi Hallita Elämää

{h1}

Kvanttimekaniikan outoja lakeja voidaan hyödyntää biologisissa järjestelmissä, kuten hajuaistelussa.

NEW YORK - Kvanttisen fysiikan outoja sääntöjä pidetään usein rajattuna mikroverkkoon, mutta tutkijat nyt epäilevät, että heillä voi olla tärkeä rooli elämän biologiassa.

Todisteita kasvaa kvanttimekaniikan osallistumiseksi monenlaisiin biologisiin prosesseihin, kuten fotosynteesiin, lintujen muuttoliikkeeseen, hajun tunteeseen ja mahdollisesti myös elämän alkuperään.

Nämä ja muut mysteerit olivat keskustelupuheen aihe, joka pidettiin täällä 1. kesäkuuta Kaye Playhouseissa Hunter Collegessa, joka on osa viidennestä vuotuisesta World Science -festivaaleista.

Kvanttimekaniikka viittaa outoihin sääntöihin, jotka ohjaavat subatomisten hiukkasten toimintaa, jotka voivat kulkea seinien läpi, käyttäytyä kuin aallot ja pysyä yhteydessä kaukaisiin etäisyyksiin. [Upeat valokuvat erittäin pienestä]

"Kvanttimekaniikka on outo, se on sen ominaispiirre, se on outoa ja outoa", sanoo MIT: n mekaanikko Seth Lloyd.

Nämä outot eivät yleensä vaikuta päivittäisiin makroskooppisiin esineisiin, joiden uskotaan olevan liian kuumia ja märkiä herkille kvanttiluokille kestämään. Mutta näyttää siltä, ​​että luonto on ehkä löytänyt keinoja hyödyntää kvanttimekaniikkaa valtaakseen joitain monimutkaisimpia ja elintärkeitä järjestelmiään.

"Elämä on tehty atomista ja atomit käyttäytyvät kvanttimekaanisesti", sanoi kosmologi Paul Davies Arizonan valtionyliopistosta. "Elämä on ollut pitkään aikaan - ainakin 3,5 miljardia vuotta tällä planeetalla - ja siellä on runsaasti aikaa oppia kvanttihummia, jos se tuo etua."

Bird aivot

Yksi alue, jossa vihjeet liittyvät kvanttimekaniikkaan, ovat lintujen ja muiden muuttavien eläinten sisäiset kompassit. Monet linnut liikkuvat tuhansia kilometrejä vuosittain palaamaan paitsi samalle alueelle, mutta täsmälleen samalla kasvatuspaikalla.

Aikaisemmin tiedemiehet ovat hämmentäneet, miten linnut voisivat saavuttaa tällaisen navigoinnin, olettaen, että heillä on jonkinlainen kyky tuntea suuntaa maapallon magneettikentällä.

"Näemme selvästi, että he voivat havaita magneettikentän," sanoi Kalifornian yliopisto, Irvine, biofysiikka Thorsten Ritz. "Emme voi sanoa," tämä on magneettinen elin. ""

Asennustodisteet viittaavat nyt siihen, että linnut voivat luottaa kvanttikypsykkeeseen - hiukkasten epätavallinen kyky jakaa ominaisuuksia jopa silloin, kun ne on erotettu toisistaan, joten jos toimenpide suoritetaan yhdelle, toinen tuntee sen seuraukset.

Tutkijat ajattelevat, että prosessi on mahdollinen proteiinin sisällä lintujen silmä solujen kutsutaan cryptochrome.

Kun vihreä valo kulkee linnun silmään, se osuu kryptokromia, joka antaa energian vauhdittamisen yhdelle riippuvaisen parin elektronista ja erottaa sen kumppanistaan. Uudessa paikassaan elektronilla on hiukan erilaista maapallon magneettikenttää, mikä muuttaa elektronin spin. Linnut voivat käyttää näitä tietoja rakentaakseen maapallon magneettikentän sisäisen kartan selvittääkseen asemaansa ja suuntaa.

"Se on varmasti erittäin uskottavaa", Lloyd sanoi. "Se kuulosti hulluksi, kun kuulin sen ensimmäisen kerran. Meillä ei ole suoria kokeellisia todisteita, mutta on järkevää."

Teoria sai tuoreen kokeilun hedelmäkärpäillä, jotka sisältävät myös kryptokromia. Kun tämä valon havaitseva proteiini uutettiin hedelmäkärpäistä, he menettivät magneettisen herkkyyden ja hajosivat.

Sniffing tuoksuja

Toinen tapaus, jossa kvanttimekaniikka voi tulla pelastukseen, on haju. Aluksi biologit luulivat ymmärtävän hajun yksinkertaisen mallin kautta: Haju-molekyylit kutistuvat nenäön ja reseptorimolekyylit sitovat näitä molekyylejä ja tunnistavat ne tietyn muodon perusteella.

Mutta tiedemiehet ymmärsivät, että eräillä identtisillä muotoilla olevilla haju-molekyyleillä on täysin erilaiset tuoksut johtuen minimaalisesta kemiallisesta muutoksesta, kuten molekyylissä oleva yksi vetyatomi, joka on korvattu vedyn raskaammalla versiolla deuteriumilla. Vaikka tämä vaikuttaa molekyylin painoon, se ei muuta muotoaan, joten se sopii edelleen reseptorimolekyyliin täsmälleen samalla tavalla.

Kuinka sitten olfactory-järjestelmät ymmärtävät erot? Vastaus voi olla kvanttihiukkasten kyky toimia kuten aaltoja.

"Teoria on, että vaikka molekyylin muoto onkin sama, koska sillä on pieni ero, se värähtelee eri tavalla", Lloyd sanoi. "Ja tällainen aallotettu luonto, joka on pelkästään kvantti-tyyppinen vaikutus, jotenkin tämä reseptori kykenee ymmärtämään tämän värähtelevän eron."

Puuttuvat kappaleet

Fyysikot tutkivat yhä enemmän ratkaisemattomia biologian mysteerejä toivoen, että kvanttimekaniikka voi tarjota puuttuvan palapelin. Heillä on jopa toivoa voivansa paljastaa yhden kaikkein vaikeimmista kysymyksistä kaikessa biologiassa: kuinka alkoi elämä alkoi? [7 Elämän alkuperää koskevat teoriat]

"Haluamme tietää" Kuinka vahinko muuttui elämäksi? "" Davies sanoi. "Elämä on selvästi ainutlaatuinen aineen tilanne. Haluamme tietää, onko tämä erottamiskyky oleellisesti kvanttimekaaninen."

Mutta heidän jännityksessään kokeilla kvanttisymboliä biologian lukituksissa jotkut tutkijat ovat varovaisia ​​liikaa.

"Kvanttimekaniikka on outoa ja salaperäinen", Lloyd sanoi. "Elämän alkuperät ovat outoja ja salaperäisiä. Tämä ei tarkoita sitä, että ne ovat kaikki samanlaisia.Mielestäni pitäisi olla varovainen sanoa, että kaikki outoja ja salaperäisiä asioita on sama alkuperä. "

Voit seurata WordsSideKick.comin vanhempi kirjailija Clara Moskowitz Twitterissä @ClaraMoskowitz. Lisää tieteellisiä uutisia seuraa WordsSideKick.coma twitter @WordsSideKick.com.


Video Täydentää: .




Tutkimus


Pumas, Panthers & Cougars: Tiedot Amerikan Big Catsista
Pumas, Panthers & Cougars: Tiedot Amerikan Big Catsista

Lintututkimus Paljastaa 10 Asioita, Joita Et Tiennyt
Lintututkimus Paljastaa 10 Asioita, Joita Et Tiennyt

Tiede Uutiset


Rain And Snow: Tiedemiehet Eivät Tiedä Kuinka Paljon Putoaa
Rain And Snow: Tiedemiehet Eivät Tiedä Kuinka Paljon Putoaa

Mikä On Maatalousbioteknologia?
Mikä On Maatalousbioteknologia?

Florida Julistaa Hätätilanteen Punaisena Vuoroveden Kukoistuksena
Florida Julistaa Hätätilanteen Punaisena Vuoroveden Kukoistuksena

Mitä Jos 200 Miljoonaa Ihmistä Menettää Lauantaina?
Mitä Jos 200 Miljoonaa Ihmistä Menettää Lauantaina?

Cecilia Helena Payne-Gaposchkin
Cecilia Helena Payne-Gaposchkin


FI.WordsSideKick.com
Kaikki Oikeudet Pidätetään!
Jäljentämistä Materiaalien Sallittu Vain Prostanovkoy Aktiivinen Linkki Sivustoon FI.WordsSideKick.com

© 2005–2019 FI.WordsSideKick.com