Interconnessione tra Biologia e Meccanica Quantistica
La biologia e la meccanica quantistica sono stati storicamente considerati due campi separati, senza apparenti legami. Tuttavia, oltre ottant’anni fa, il fisico Erwin Schrödinger propose un’idea innovativa: i fenomeni quantistici potrebbero influenzare i sistemi biologici. Nella sua famosa opera “Che cos’è la vita?”, Schrödinger suggerì che tali effetti quantistici potessero contribuire alla stabilità genetica degli organismi viventi. Questa teoria presenta una sfida significativa, poiché i processi quantistici si manifestano tipicamente a temperature molto basse, mentre i sistemi biologici, come il corpo umano, operano in condizioni calde e variabili. La questione centrale è: come possono coesistere i processi quantistici all’interno di un sistema biologico complesso?
Il Contributo di Philip Kurian alla Ricerca Quantistica
Philip Kurian, fisico teorico dell’Università di Howard, si dedica a rispondere a questa domanda, esaminando anche i limiti computazionali dei sistemi viventi. Nel suo studio, Kurian stabilisce un legame tra il mondo biologico e la meccanica quantistica, aprendo nuove strade per la ricerca. Per comprendere le sue scoperte più recenti, è essenziale considerare il suo precedente lavoro, che evidenzia una particolare proprietà quantistica del triptofano, un amminoacido essenziale presente in alimenti come latte, uova, carne e noci. In condizioni normali, una molecola di triptofano assorbe un fotone a una certa frequenza e ne emette un altro a una frequenza differente, un fenomeno noto come fluorescenza, ampiamente utilizzato nello studio delle proteine. Tuttavia, quando molte molecole di triptofano interagiscono in modo coordinato con un singolo fotone all’interno di strutture biologiche complesse, come neuroni e microtubuli, si verifica un comportamento quantistico noto come superradiance. Questo fenomeno porta a una fluorescenza significativamente più intensa rispetto a quella generata da una singola molecola.
Superradiance e Trasmissione delle Informazioni nei Sistemi Biologici
Il nuovo studio di Kurian suggerisce che la superradiance quantistica potrebbe indicare che l’elaborazione delle informazioni nei sistemi biologici non si basa esclusivamente sulla segnalazione chimica. È possibile che la rete di triptofano funzioni come una sorta di fibra ottica quantistica, consentendo alle cellule eucariotiche di trasmettere informazioni a velocità miliardi di volte superiori rispetto ai tradizionali percorsi biochimici. Questo approccio innovativo potrebbe rivoluzionare la nostra comprensione della comunicazione cellulare e dell’elaborazione delle informazioni nei sistemi viventi.
Il Ruolo Cruciale del Triptofano negli Organismi Semplici
Tuttavia, il ruolo del triptofano non si limita agli organismi complessi. Questo amminoacido è essenziale anche per forme di vita più semplici, come i batteri, che sono in grado di metabolizzarlo. Ma perché è così cruciale? Secondo Kurian, molti ricercatori tendono a trascurare il fatto che organismi aneuroidi, come batteri, funghi e piante, che costituiscono la maggior parte della biomassa terrestre, eseguono calcoli sofisticati. Questi organismi, presenti sulla Terra da un tempo molto più lungo rispetto agli animali, rappresentano una porzione significativa del calcolo basato sul carbonio del nostro pianeta. È plausibile che effetti quantistici come la superradiance abbiano avuto un ruolo nell’evoluzione degli organismi eucariotici. Inoltre, se la superradiance quantistica è fondamentale per l’elaborazione delle informazioni nelle forme di vita più semplici, ciò potrebbe implicare che gli esseri viventi basati sul carbonio possiedano una potenza computazionale superiore a quella dei sistemi quantistici artificiali.
Riconoscimenti e Implicazioni Future della Ricerca di Kurian
Seth Lloyd, fisico quantistico del MIT, ha elogiato gli sforzi innovativi del dottor Kurian, affermando: “Applaudo gli sforzi audaci e fantasiosi del dottor Kurian nell’applicare la fisica fondamentale del calcolo alla quantità totale di elaborazione delle informazioni eseguita dai sistemi viventi nel corso della vita sulla Terra. È bene ricordare che il calcolo eseguito dai sistemi viventi è di gran lunga più potente di quello eseguito da quelli artificiali.” Sebbene siano necessarie ulteriori ricerche per confermare le scoperte di Kurian, questo studio rappresenta un passo significativo nel campo della biologia, invitando gli scienziati a riconsiderare l’evoluzione della vita sulla Terra da una prospettiva completamente nuova. La ricerca è stata pubblicata nella rivista Science Advances, segnando un nuovo capitolo in questo affascinante dialogo tra biologia e fisica quantistica.
