RASPINJANJE MUDROSTI

KVANTNI SKOKOVI ŽIVOTA

Kvantni svet (Vikipedija)

Kvantni svet (Vikipedija)

Veza kvantne mehanike s drugim granama nauke je pitanje koje se sve češće nameće. Mnogi naučnici veruju da kvantna mehanika ima duboku ulogu u biohemijskim procesima. Eksperimentalne ehnike u biohemiji su postale toliko sofisticirane da sve jasnije izražavaju i potvrđuju načela poznata kvantnim fizičarima. Ako se ovo potvrdi, mogli bismo postaviti i smisleno pitanje uloge kvantne mahanike u nastanku života.    

Ivan Nikolić

Još u prošlom veku Ervin Šredinger izdaje knjigu sa naslovom „Šta je život”? Sa osvrtom na mogućnost funkcionisanja biohemijskih procesa po kvantnomehaničkim principima. Šredinger je izneo ideju „aperiodičnog kristala” koji u svojoj konfiguraciji kovalentnih hemijskih veza sadrži genetske podatke. Kasnije je sazrela ideja da mutacije oponašaju kvantne skokove. Drugi, pak, tvrde da je kvantna komplementarnost temelj razumevanja tunel efekta u biologiji koji omogućava mutaciju DNK.

Ervin Šredinger (Vikipedija)

Šta je energija koja daje život u najopštijem smislu? Energija je nešto što obezbeđuje što postojanje nečega i daje mu život.

Energija tvori i atome tela insekta,
čovekovog srca, i atom molekula vodene
kapi. Ali atom čovekovog srca mora
sadržati nešto daleko višeg reda i
suptilnije strukture od atoma vode.
Ovo pitanje je mučilo još stare stoičke
filosofe kad su razmišljali šta
materijalnom svetu daje život?

Najjasniji čulni osećaj energije je toplota, ne može se stvoriti, niti uništiti, ima zadivljujuću sposobnost prelaska iz jednog oblika u drugi. E taj prelazak koji mi koristimo kao osobinu energije da vrši rad jeste ono što obezbeđuje život. Kreiranje života je drugo pitanje. Energija se podvrgava dvojnom principu nužnosti. Minimalnom utrošku, jer Bog je cicija prema našoj alavosti, i drugo načelo je maksimalna stabilnost u dinamičkim procesima, jer sve teče i sve se menja, samo je promena večna. Nehomogenost rasporeda energije na svim skalama prostor-vremena, upravo, obezbeđuje kretanje materiji jer sve teži ujednačenju ili ekvilibrijumu minimuma energetskog potencijala odnosno smrti. Razume se ne večitoj smrti, već umiranju jednog da bi se rodilo drugo.

Struktura žive ćelije

Vratimo se na gornje razmišljanje o energiji. Energija tvori i atome tela insekta, čovekovog srca, i atom molekula vodene kapi. Ali atom čovekovog srca mora sadržati nešto daleko višeg reda i suptilnije strukture od atoma vode. Ovo pitanje je mučilo još stare stoičke filosofe kad su razmišljali šta materijalnom svetu daje život? Pa oni tom fenomenu dadoše naziv Pneuma ili „dah”. Pneuma je po njima Božiji naum (nacrt boga Zevsa – kao najuzvišeniji stepen života).

Ljudsko srce (Ajstok)

Od atoma do života

Taj dah života kreira i aktivira u nama generativne principe, koji rađaju, stvaraju i kreiraju život. U hrišćanskoj religiji se ona pojmi kao duša. Najeksplicitnije značenje srećemo u pojmu Sveti duh. Najčešće se vizuelno na freskama i ikonama prikazuje kao očaravajuća svetlost prijatne topline koja čoveku udahnjuje život.

Pozabavimo se začas vezom kvantne
fizike i biologije. Od ranih dana
kvantne fizike, njen uticaj na biologiju
je uvek bio prisutan u redukcionističkom
smislu, da li se mogu primeniti realni
kvantni fenomeni na biomolekule?

Životna energija

Da li postoji povezanost između kvantne fizike i živog sveta?

Pozabavimo se začas vezom kvantne fizike i biologije. Od ranih dana kvantne fizike, njen uticaj na biologiju je uvek bio prisutan u redukcionističkom smislu, da li se mogu primeniti realni kvantni fenomeni na biomolekule? Kvantna fizika i elektrodinamika oblikuju sve molekule i time utvrđuju molekularno prepoznavanje, rad proteina i DNK. Takođe Van der Valsove sile, diskretne molekularne orbitale i stabilnost materije: sve ovo je kvantna fizika i prirodna osnova za život i sve što vidimo.

I kako se životni procesi uklapaju u sliku živih organizama – od molekula do bića, od osnovne ćelije do ljudskog mozga ?

Vratimo se pitanju verovatnoće izgradnje života. Kvantna fizika i biologija su dugo smatrane međusobno nepovezanim naučnim disciplinama, opisujući nežive prirodne procese kao kvantne promene, s jedne strane, i tokove života, sa druge strane, kao međusobno neuslovljene. Tokom proteklih decenija su prirodne nauke uspele u objašnjenju mikroskopskih procesa koje su zasnovani na boljem razumevanju molekularne strukture i njihovih mehanizama.

Molekul živog organizma poseduje
više dimenzije organizovanosti, jer
ta viša dimenzija sadrži pojedinačn
eksiton koji se sastoji od „slobodnih”
elektrona i praznina koju su ti
elektroni ostavili za sobom.

Istovremeno je kvantna fizika, primarno usmerena na svet kvantne koherentnosti, odnosno međusobne usklađenosti dvaju ili više procesa. Lep primer: koherentnost talasa jednakih frekvencija i stabilnih odnosa faza i njihove prepletenosti sa drugim neklasičnim efektima, gde sistem teži povećanju strukturalne složenosti i rađanju novih oblika koji formiraju život. Mi ponekad razumemo i intuitivno naslućujemo karakteristike kvantne mehanika koje ukazuju na neizbežnu povezanost sa  biološkim naukama.

Da li postoji most između kvantne fizike i našeg svakodnevnog života? Da li se mogu primeniti realni kvantni fenomeni na biomolekule?     

E sad dolazimo do ključnog pitanja: Da li je taj molekul vode u ćeliji organizma isti kao molekul kapljice vode iz slavine? Molekul živog organizma poseduje više dimenzije organizovanosti, jer ta viša dimenzija sadrži pojedinačni eksiton koji se sastoji od „slobodnih” elektrona i praznina koju su ti elektroni ostavili za sobom. Eksiton ima tu sposobnost kretanja kroz molekul prenoseći eksitacionu energiju, ali ne i naelektrisanje.

Nervna ćelija (Vikipedija)

Znači, eksiton je pokretljivo neutralno pobuđeno stanje molekula, čija energija može pokrenuti lanac makroskopskih pojava u organskim sistemima. Eksitonski tunel efekat je zapravo identifikovan kao rasprostranjen proces koji omogućava fotosintezu i vrši eksitonski transport duž DNK.

Iz ovoga se da zaključiti da je kvantno tuneliranje svakako prisutno u velikom broju bioloških procesa, ali eksperimentalno dokazano samo na nivou malih hemijskih reakcija. Ali čak i tada, povratna veza između biološke evolucije i predložene kvantne koherentnosti ostaje veoma spekulativna u svetlu postojećeg znanja. Do danas, eksperimentalne demonstracije kvantne koherencije u biologiji su i dalje ograničene na nivo nekoliko molekula.

Ovde su uključeni u svet kvantne hemije, tunelski procesi, koherentni transport eksitacije i lokalni spin efekti. Fascinantni rezultati i kombinacije kvantne fizike i biohemije mogu se potvrditi već sada ono što su naslućivali veliki mislioci prošlog veka. Identifikovan je veliki broj uzročno-posledičnih veza  između kvantne fizike i biohemijskih procesa, a status trenutnih eksperimentalnih rezultata je obećavajući. Ali međusobna složenost kvantnih procesa i živih sistema i njihovog razumevanja je još daleko od uverljivih načela.

Hajde da teško pitanje uprostimo i svedemo na praktičnu funkcionalnu orijentaciju u prostoru jednog insekta, recimo pčele. Već je poznato da se insekti tokom svog života orijentišu preko informacija dobijenih od frekventnosti elektromagnetnih polja. Ono što fascinira jeste način na koji prikupljaju informacije pomoću kojih stupaju u akciju. Kretanje insekta, pčele na primer, je fascinantno: ona tačno detektuje pravac i ugao kretanja u svom koridoru letenja ka željenom cilju, registrijući pogodnu talasnu frekvenciju koja je rezonantna s njenim neuronskom ćelijom u mozgu što komanduje mehanizmom za preusmerenje ka željenom cilju.

Kako pčela locira biljku, cvet, polen?

Pretpostavimo da foton pogodi pčelin receptor, a on zauzvrat stvara eksiton – kvantnu česticu energije, koja se ponaša kao talas što prima informaciju o lokaciju objekta. Pobuđeni eksiton dobijenu informaciju prenosi do ćelije u pčelinjem mozgu koja dešifruje podatke i insekt nepogrešivo navodi ka mestu sletanja. Ovde kvantni efekti omogućavaju da se od mnogo putanja izabere ona najbliža s najmanjim utroškom energije.

Ima neka tajna veza (Vikipedija)

Antenice koje apsorbuju foton su, zapravo, orijentiri za kretanje insekta. Foton koji apsorbuje receptorski molekul pobuđuje eksitonski talas koji istovremeno pretpostavlja sve moguća rešenja stizanja do cilja koristeći princip minimuma utroška energije i maksimuma preciznosti lokacije.

Pošto se konkretno kod pčele radi o mirisnom izvoru informacije, možemo se zapitati kako ona prepozna odgovarajući miris. Miris ne određuje hemijska struktura molekula nektara, već njegove talasne frekvencije koje imaju veliki domet. Te frekvencije izviru iz atomovog spektra talasnog zračenja, na primer bagremovog cveta. Taj talas pobudi molekulski receptor pčelinjeg prijemnika koji energetski aktivira eksiton što izaziva lančanu reakciju, šaljući informaciju mozgu da je receptor došao do informacije o mestu gde se nalazi medonosni bagrem. Neuron u mozgu pčele šalje komandu za biomehaničku aktivizaciju mehanizma letenja.

Veza kvantne mehanike s drugim granama nauke je pitanje koje se sve češće nameće. Mnogi naučnici veruju da kvantna mehanika ima duboku ulogu u biohemijskim procesima. Eksperimantalne tehnike u biohemiji su postale toliko sofisticirane da sve jasnije izražavaju i potvrđuju načela poznata kvantnim fizičarima. Ako se ovo potvrdi, mogli bismo postaviti i smisleno pitanje uloge kvantne mahanike u nastanku života.

O autoru

Stanko Stojiljković

1 komentar

  • Što se tiče teksta on je sam po sebi dovoljan i nadam se da će postići svoj cilj. Šredinger mi je ostao upamćen po drugim stvarima. Nije tajna da su mnogi naučnici pokušali da se bave odgonetanjem tajne života, svako iz svoje oblasti što nije ništa čudno jer to je pitanje svih pitanja koje zadire i u mikro i u makro strukturu kosmosa. Govori se čak i o kosmičkoj svesti i o životu kosmosa uopšte. Razumem napor autora i njegov pokušaj da pogura stvari da krenu malo bržim tokom. U svakom slučaju pored biologa i genetičara i fizičari su uključeni u rasvetljavanje ovog fenomena jer multidisciplinarni pristup vodi kvalitetnijem rešenju..

Ostavite komentar