Den kvantbiologiska gåtan

En av de största frågorna inom biologi är om livets processer kan utnyttja kvanteffekter för att förbättra sin lott.

Ingen ifrågasätter om levande saker i slutändan är kvantum på någon nivå - vi är alla gjorda av kvantobjekt som kallas atomer och limmade ihop av kvantkrafter. Om du tittar tillräckligt noga på någon biologisk process kommer du att se kvantmekaniken i arbete.

Frågan är om naturen utnyttjar kvantmekaniken för att åstadkomma saker som inte är möjliga i den vanliga, klassiska världen.

Det finns en växande debatt om detta ämne. Å ena sidan har bevis börjat samlas på att kvantmekaniken kan spela en roll i processer som fotosyntes, fågelnavigering och luktsinnet. Å andra sidan säger kritiker att dessa bevis är långt ifrån avgörande och kan helt enkelt visa att verkligheten alltid verkar kvant i naturen, om man tittar noga noga.

Idag ger Neill Lambert vid det japanska forskningsinstitutet RIKEN i Saitama och några kompisar en välbehövlig genomgång av bevisen på detta område, med fokus i synnerhet på fotosyntes och fågelnavigering.

Dessa killar påpekar att ansträngningarna att hitta bevis för kvanteffekter i fotosyntesen till stor del är inriktade på det faktum att energi på något sätt korsar stora proteinmolekyler med en effektivitet nära 100 procent. Det är svårt att förklara klassiskt.

Bevisen för kvanteffekter i fågelnavigering är lite mer spekulativa men lämnar mindre utrymme för en klassisk förklaring. Den bygger på tanken att ett svagt magnetfält kan påverka resultatet av en viss typ av kemisk reaktion i fågelnäthinnor som involverar radikala jonpar.

Detaljerna ger intressant läsning.

Detta är ett område som har fått stor uppmärksamhet de senaste åren. Löftet är naturligtvis att om naturen har hittat sätt att utnyttja kvantmekaniken, så borde det vara möjligt för oss att kopiera dessa tekniker. Tänk artificiell fotosyntes, robotnäsor och navigationssystem, kanske till och med artificiellt liv.

Men alternativet är lika intressant. Om naturen inte har hittat ett sätt att utnyttja kvantmekaniken är en lika viktig fråga: varför inte? Är det bara ett förbiseende från evolutionens sida eller finns det någon annan djupare anledning till varför evolutionen inte kan utnyttja kvantmekaniken?

Viktiga frågor. Och för svar är ett bra ställe att börja med en omfattande översikt av forskningen.

Ref: arxiv.org/abs/1205.0883 : Funktionell kvantbiologi i fotosyntes och magnetoreception

Dölj