[tintuc]
Hành vi cơ học lượng tử được tìm thấy trong các phân tử thu hoạch ánh sáng của vi khuẩn sống.
Trong phức hợp quang hợp vi khuẩn, hai phân tử (xanh lá cây và vàng) đã kích thích đồng thời (T. Jansen / Đại học Groningen)
Một nhóm nghiên cứu quốc tế do nhà vật lí lý thuyết Thomas la Cour Jansen dẫn đầu đã khám phá về vật lý lượng tử, nhưng trong một hệ sinh học: hành vi cơ học lượng tử, dưới dạng năng lượng photon chồng chất, được quan sát thấy trong các phân tử thu hoạch ánh sáng trong vi khuẩn quang hợp.
Trong lĩnh vực của các nguyên tử và các hạt hạ nguyên tử, nơi mà các định luật vật lý cổ điển dường như không liên quan, cơ học lượng tử quy định tối cao. Các khối xây dựng cơ bản của thế giới thường cư xử theo cách phản trực giác như nó chống lại nhận thức của chúng ta về thực tại, và những hành vi này chỉ có thể được giải thích với các nguyên tắc vật lý lượng tử.
Lấy nguyên tắc chồng chất chẳng hạn, thường gắn liền với mèo phổ biến nhất trong thế giới khoa học - Mèo của Schrödinger. Trong thí nghiệm suy nghĩ nổi tiếng của Schrödinger, một con mèo bị nhốt trong một chiếc hộp với một lọ thuốc độc hại chỉ có thể được giải phóng qua bức xạ phát ra từ đồng vị phóng xạ bị phân rã. Theo cơ học lượng tử, không có ai nhìn vào hộp, con mèo bên trong có thể ở cả hai "chết" và "sống" cùng một lúc.
Các nhà khoa học từ lâu đã biết rằng hiện tượng lượng tử kì lạ này có thể xảy ra với các vật thể ở mức nguyên tử và hạ nguyên tử. Trên thực tế, nguyên lý chồng chất đã được quan sát thấy trong các thí nghiệm với các hệ thống phi sống, chẳng hạn như nam châm siêu dẫn, hệ thống quang tử và bẫy ion. Nhưng trong các hệ thống sống, bằng chứng khan hiếm và kết quả của các thí nghiệm được thực hiện trong những thập kỷ qua vẫn còn gây tranh cãi.
Quang hợp có nghĩa là xây dựng với ánh sáng. Hầu hết các loài thực vật xanh và vi khuẩn thu hoạch ánh sáng đều dựa vào quy trình sinh hóa cơ bản này để tạo ra hợp chất giàu năng lượng như glucose. Bên trong lục lạp, các nhà máy thu thập và biến đổi năng lượng, dòng chảy của các lectron được bắt đầu bởi năng lượng quang tử hấp thụ từ ánh sáng mặt trời. Ánh sáng làm cho các electron trong chất diệp lục cũng như các loại sắc tố bẫy ánh sáng khác nhảy lên các mức và ra khỏi quỹ đạo của chúng. Khi các electron rơi trở lại quỹ đạo ban đầu của chúng, năng lượng cộng hưởng được giải phóng và được sử dụng để tạo ra ATP và NADPH, cuối cùng dẫn đến việc sản xuất đường.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng các phân cực ánh sáng khác nhau để thực hiện các phép đo trong vi khuẩn lưu huỳnh xanh sống. Vi khuẩn được sử dụng trong thí nghiệm có phức hợp quang hợp được gọi là phức hợp Fenna-Matthews-Olson (FMO). FMO được hình thành bởi ba monome, mỗi phân tử chứa bảy phân tử nhạy cảm với ánh sáng được gọi là vi khuẩn phân tử vi khuẩn, chịu trách nhiệm thu ánh sáng quá trình quang hợp. Trong nghiên cứu, các nhà nghiên cứu đã quan sát thấy các trạng thái kích thích kết hợp của các phân tử vi khuẩn, có nghĩa là một photon kích thích hai trong số các phân tử đó vì năng lượng được chồng lên nhau.
Phát hiện đột phá này đã được công bố trên tạp chí Nature Chemistry tuần này.
Sinh học lượng tử có thể giải thích những câu hỏi lớn nhất của cuộc đời như thế nào bởi Jim Al-Khalili (TED)
Nguồn: Science Daily)
[/tintuc]