Hubo un tiempo, no hace mucho, en el que los biólogos juraban y perjuraban que la mecánica cuántica no podía jugar ningún papel en los sistemas calientes y húmedos de la vida.
Desde entonces, la disciplina de la biología cuántica ha emergido como uno de los campos más excitantes en la ciencia. Parece como si los efectos cuánticos fueran cruciales en algunos procesos biológicos, tales como la fotosíntesis y la navegación de las aves.
Ahora, un grupo de físicos dice que las extrañas leyes de la mecánica cuántica pueden ser más importantes para la vida de lo que los biólogos hayan podido imaginar. Su nueva idea es que el ADN se mantiene unido por el entrelazamiento cuántico
يقترح نموذج نظري جديد:
أنّ التشابك الكوانتيّ، يساعد بتفادي تحطّم جزيئات الحياة المتمثلة بجزيئات الحمض النووي الريبي منقوص الأوكسجين .
مرّ زمن ليس ببعيد، على كلام علماء الأحياء، حول عدم تمكّن الميكانيك الكوانتيّ من لعب أيّ دور في أنظمة الحياة الحارة والرطبة.
من هنا، ظهر نظام علم الأحياء الكوانتيّ، كأحد الحقول الاكثر اثارة علمياً. تظهر عبره المؤثرات الكوانتيّة بوصفها جوهريّة ببعض العمليات البيولوجية، كما في التمثيل الضوئي وملاحة الطيور الجويّة.
يقول فريق من الفيزيائيين بأن القوانين الغريبة للميكانيك الكوانتيّ:
مهمة للحياة، أكثر مما تخيله علماء الأحياء.
تتمثّل هذه الأهمية بالفكرة الجديدة القائلة أن التشابك الكوانتيّ:
مسؤول عن وحدة الحمض النووي DNA والحفاظ عليه
ويستحق هذا الإطلاع على مزيد من التفاصيل.
فالتشابك هو عملية كوانتية غريبة، تصف فيها وظيفة الموجة هدفين منفصلين.
عند حدوث ذلك، يتقاسم الهدفان، بصيغة فعّالة، ذات الوجود، دون الإهتمام بالبعد القائم بين الواحد والآخر.
تثير تلك القضية تساؤلاً عند إليزابيت ريبر من الجامعة الوطنية فيسنغافورة وزميلين لها، هو:
أيّ دور يمكن ان يلعبه التشابك في الحمضالنووي الريبي منقوص الأوكسجين ؟.
ولاجل الإجابة، حضَّروا نموذجاً نظرياً مُبسّطاً للحمض DNA والذي يتكوّن فيه كل نكليوتيد من سحابة من الإلكترونات حول نواة مركزية موجبة.
تتمكن تلك السحابة السلبية من الحركة نسبة للنواة، فتخلق ثنائيّة قطبيّة. وحركة السحابة من نمط نوّاس توافقيّ.
فعندما ترتبط النكليوتيدات لتشكيل قاعدة، يتوجب على تلك السُحُب الذبذبة في إتجاهات متعارضة لتأمين إستقرار البنية.
يتساءل الباحثون عمّا يحدث في تلك التذبذبات، أو الفونونات، كما يسميها الفيزيائيون، عندما تمتلك أزواج القواعد بنية خيطية مُضاعفة (حلزونية).
تشكّل الفونونات أشياء كوانتيّة (كموميّة)، ما يعني أنه يمكنها التواجد في تراكب من الأوضاع والتشابكات، كأيّ شيء كوانتيّ آخر.
لأجل البدء، يتخيّل الباحثون الخيط دون أيّ مؤثّر خارجيّ. تتشابك "بوضوح" سلسلة الذبذبات المتناغمة في درجة حرارة 0، كما يقولون. بالتالي، يتابع هذا إثباته لأنّ التشابك يمكن أن يحضر بدرجة حرارة الغرفة أيضاً.
هذا ممكن، لانّ الفونونات ذات موجة بطول مشابه لحجم طول خيط الحمضالنووي الريبي منقوص الأوكسجين ، الامر الذي يسمح بتشكُّل موجات دائمة، وهي ظاهرة معروفة بإسم إنحباس الفونونات. فعندما يحدث هذا، لا تستطيع الفونونات الإختفاء بسهولة. من المعروف بأنّ نمط مشابه للفونون، يتسبّب بحصول مشاكل في بُنى من السيليكون لها ذات الحجم.
هذا قليل الأهمية، حال إمتلاكه لأيّة فعاليّة عامة في الخيط. لكن، يقترح نموذج الباحثين، هنا، بأنّ الفعالية عميقة.
رغم أنّ كل نكليوتيد في زوج من القواعد متذبذب في إتجاهات متعارضة، فهذا يحدث كتراكب أوضاع، هكذا، تُلغى حركة الخيط الإجمالية أي بقيمة 0.
في نموذج تقليدي بشكل كامل، مع ذلك، هذا لا يمكن حدوثه، لانه في حالته تلك، سيهتز الخيط ويتحطّم.
في هذا الإتجاه، المؤثرات الكوانتيّة:
هي التي تتنكّب مسؤولية الحفاظ على وحدة خيط الحمض النووي الريبي منقوص الأوكسجين.
السؤال، هنا، كما هو مُفترض:
كيف يمكن التحقّق من هذا؟
يقولون هنا: بأنّ خطّ واحد كدليل، عبر تحليل تقليدي للطاقة اللازمة للحفاظ على الحمض النووي منقوص الأوكسجين موحداً، ليس كافيا. مع هذا، يقوم نموذج كوانتيّ بتحقيق تشابك القطع. هذا ممتع، لكن، يحتاجون لشيء تجريبي مُقنع لعرض تلك الأفكار على علماء الأحياء.
هناك تلميح بآخر المقال، بأنّه للتشابك تأثير في الصيغة التي تُقرأ فيها المعلومة في سلسلة الحمضالنووي الريبي منقوص الأوكسجين ، وأنّ هذا يمكن إستغلاله تجريبياً. لكن، دون توضيح الكيفية.
عمل تأمليّ نظريّ، لكن، ربما له تأثير هائل مستقبلاً.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق