Бактерии используют квантовую механику для управления энергией: они адаптируются к среде

Инсайт форум  познаний служит для обсуждения проблем экологии, науки, здоровья, питания, кулинарии.

В Чикагском Университете ученые выяснили, что бактерии способны использовать квантовую механику для управления энергией. Для этого они приспосабливаются к окружающей их среде.Фотосинтезирующие организмы собирают солнечный свет для производства энергии.

Она необходима им для выживания. Выяснив это, ученые открыли тайну использования квантовой механики.

 

 

Профессор химии Грег Энгель отметил, что ранее в биологических системах ученые наблюдали квантовые сигнатуры и задавались вопросом: может ли это быть результатом того, что биология построена из молекул, или у них была цель активного использования квантовых эффектов? Оказалось, что определенные бактерии используют правила квантовой механики, чтобы спасти свое фотосинтетическое внутреннее устройство от повреждения кислородом.

Зеленые серные бактерии стали «подопечными» исследователей. На их основе они узнали, что бактериям необходим свет для выживания. Но даже незначительное количество кислорода для них губительно, поскольку он может повредить их хрупкое фотосинтетическое оборудование. Поэтому бактериям необходимо минимизировать возможный ущерб, когда бактерия сталкивается с воздействием кислорода. Чтобы детально изучить этот процесс, ученые отследили энергетическое движение через фотосинтетический белок в различных условиях. В одном случае кислород присутствовал вокруг белка. В другом случае – нет.

Наблюдая за процессами, ученые были удивлены тем фактом, что бактерия использует квантово-механический эффект, называемый вибронным перемешиванием. Он необходим, чтобы энергия перемещалась вне зависимости есть-кислород или его нет. Сами по себе вибрации вступают в плотное взаимодействие с электронными состояниями и становятся совершенно неразделимыми. Эта бактерия использует это явление, чтобы направлять энергию туда, куда ей конкретно требуется.

В случае, если кислорода вокруг нет, бактерия находится в безопасности и она использует вибронное перемешивание, сопоставляя разность энергий между двумя электронными состояниями в сборке молекул и белков, называемой комплексом FMO, с энергией колебания молекулы бактериохлорофилла. Это побуждает энергию течь по «нормальному» пути к центру фотосинтетической реакции, который заполнен хлорофиллом.

В другом случае, когда кислород присутствует, наступает эволюционный этап, при котором энергию можно направить по другому пути, где ее можно погасить. Таким образом, бактерия теряет часть энергии, но сохраняет всю систему.

Последнее


ТОП недели


No Internet Connection