Le alghe conoscono da miliardi di anni la meccanica quantistica ?

Un team dell'Università di Toronto chimici ha dato un contributo importante alla biologia quantistica,osservando la meccanica quantistica al lavoro nella fotosintesi delle alghe marine.

"C'è stato un sacco di emozioni e di speculazione -dice il professore  Greg Scholes- che la natura può essere utilizzata per pratiche di meccanica quantistica. I nostri ultimi esperimenti mostrano che i sistemi biologici normalmente funzionanti hanno la capacità di usare la meccanica quantistica per ottimizzare un processo essenziale per la loro sopravvivenza come la fotosintesi."

Speciali proteine ​​chiamate complessi di raccolta -luce sono usati nella fotosintesi per catturare la luce solare e incanalare la sua energia a celle solari della natura - altre proteine ​​note come centri di reazione. Scholes e i suoi colleghi hanno isolato complessi di raccolta-luce da due diverse specie di alghe marine e studiato la loro funzione a temperature naturali utilizzando un esperimento laser sofisticato noto come spettroscopia elettronica bidimensionale.

"Abbiamo stimolato le proteine ​​- spiega Scholes- con impulsi laser a femtosecondi per simulare l'assorbimento della luce solare. Questo ci ha permesso di monitorare i trattamenti successivi, incluso il movimento di energia fra le molecole particolari legate alla proteina. Siamo stati sorpresi di trovare prove evidenti di stati di meccanica quantistica a lunga durata, necessari per trasferire l'energia. Il risultato suggerisce che l'energia della luce assorbita risiede in due posti contemporaneamente - uno stato di sovrapposizione quantistica, o la coerenza - e un tale stato si trova nel cuore della teoria della meccanica quantistica ".

"Questa e altre scoperte recenti -spiega Scholes- hanno catturato l'attenzione dei ricercatori per diversi motivi. In primo luogo, significa che le leggi di probabilità della meccanica quantistica possono prevalere sulle leggi classiche della cinetica in questo sistema biologico complesso, anche a temperature normali L'energia può quindi scorrere in modo efficiente -. Paradossalmente - attraversando diversi percorsi alternativi attraverso le proteine cosiddette ​​antenna contemporaneamente. Vengono sollevate alcune altre questioni potenzialmente interessanti, come ad esempio: questi organismi hanno sviluppato strategie della meccanica quantistica per la luce raccolta in modo da ottenere un vantaggio evolutivo? Si suggerisce -dice Scholes- che le alghe sapevano di meccanica quantistica quasi due miliardi di anni prima gli esseri umani ".

Colleghi Scholes 'nella ricerca presso l'Università di Toronto comprendono Elisabetta Collini, Cathy Y. Wong, e Paul Brumer. Altri membri del team includono Paul Curmi e Krystyna Wilk della University of New South Wales. La ricerca è stata finanziata con il sostegno delle scienze naturali e ingegneria Research Council del Canada, in parte da una Steacie Fellowship attribuiti a Scholes.

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