119219293_175537100711345_5767118773895132944_o

Kvantinė biologija – gyvybės ir fizinių mokslų sandūra

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin

__ Kas tai?

Tai mokslas, kuris užsiima biologinių problemų sprendimu ir biologinių objektų tyrimais, pasirendamas kvantinės fizikos, o ypač kvantinės mechanikos principais. Tai itin sudėtinga, tačiau sparčiai pasaulyje populiarėjanti sritis, kurios vienas iš pionierių yra lietuvių mokslininkas profesorius Leonas Valkūnas.

Yra teigiama, kad kvantinė biologija tyrinėja tas sritis, kuriose fizikai turi dar daug ko pasimokyti iš biologinių procesų. Kokios yra pagrindinės kvantinės biologijos sritys?

__ Fotosintezė.

Organizmai, kurie vykdo fotosintezę, per milijonus metų sugebėjo ištobulinti procesą, kurio metu itin efektyviai gali sugauti ir pasisavinti šviesos energiją. Tam jie turi ypatingas struktūras – antenas. Bakterijų ląstelėse šios antenos panašesnės į žiedus, o augaluose fotonus (šviesos daleles) sugeba sugerti žalias pigmentas – chlorofilas. Savo ląstelėse tokie organizmai šviesos energiją vėliau paverčia chemine energija, kurią naudoja gyvybiškai svarbiems procesams. Fotonai žinomi kaip kvantinės fizikos objektas, todėl tyrinėdami fotosintezę fizikai neturi išradinėti dviračio iš naujo – gamta jau seniai sugalvojo, kaip iš šviesos efektyviausiai išgauti energiją.

__ Rega.

Mūsų akyse esantys biologiniai sensoriai geba detektuoti pavienius fotonus. Tai molekulės, vadinamos rodopsinais. Kaip tuo gali pasinaudoti kvantinės fizikos ekspertai? 2017 metais publikuotame straipsnyje aprašomas mechanizmas pavieniams fotonams sugauti pateikiamas kaip įrankis, kuris gali tapti pagrindu kvantinei biometrinei žmogaus identifikacijai. Fotono kelias per žmogaus akį tol, kol jis pasiekia reikiamas molekules ar ląsteles, yra tarsi filtras. Mokslininkai gali nustatyti to filtro specifiškumą – tam tikrus koeficientus. Tokiu būdu kuriamos technologijos, pagal kurias fotonai, ateinantys tam tikrais blyksniais, nuskaito akies tinklainę ir identifikuoja tapatybę.

__ Magnetojautra.

Dar viena itin plati kvantinės biologijos sritis – magnetorecepcija. Ji bando paaiškinti gyvūnų sugebėjimą naviguoti Žemėje pagal magnetinio lauko pokyčius. Laboratorinių eksperimentų metu buvo nustatyta, kad net ir labai silpni magnetiniai laukai gali katalizuoti, t.y. tapti priežastimi, cheminių produktų susiformavimą organizmuose. Kalbant apie magnetorecepciją dažnai minimi paukščiai, jų migracija. Prieš keletą metų tai buvo patvirtinta viename iš tyrimų. Paukščiai, tarakonai buvo paveikti tam tikro dažnio radijo bangomis, kurios paveikia magnetinį lauką. Eksperimento metu minėtiems gyvūnams sutriko navigaciniai mechanizmai.

Galite pasidomėti ir kitomis kvantinės biologijos temomis. Tai kvantinė biochemija (pvz. fermentų veikimas), olfaktorinė (uoslės) sistema, mechanizmai, pagal kuriuos vyksta DNR mutacijos ir kt..

__ Šaltiniai:
10.1103/PhysRevApplied.8.044012
10.1146/annurev-biophys-032116-094545

personalizuok naujienas. pasirink, kokioje srityje nori sužinoti daugiau:

c h e m i j a
b i o l o g i j a
f i z i k a

arba skaityk jas įprastu būdu.