niedziela, 14 stycznia 2018

Życie na krawędzi. Era kwantowej biologii - Jim Al-Khalili, Johnjoe McFadden

Na granicy dwóch światów

Tekst ukazał się pierwotnie na portalu Szortal.

Jak wiecie, biologia jest nauką o życiu. Zajmuje się jego pochodzeniem, budową, rozwojem, funkcjonowaniem czy różnorodnością. Nie jest ona jednak oderwana od innych nauk przyrodniczych. Wręcz przeciwnie. Wszystko się ze sobą łączy. W końcu, reakcje chemiczne nie zachodzą tylko w probówce, ale również w żywym organizmie. Każdy proces chemiczny czy biomolekuły podlegają prawom mechaniki kwantowej, więc jasne jest, że zasady kwantowe obowiązują również w biologii. Jednak dotychczas, większość naukowców uważała, że zjawiska zachodzące w mikroświecie mają niewielki wpływ, gdy rozważa się procesy biologiczne przebiegające w skalach, przestrzennych i czasowych, ważnych dla życia. W "Życiu na krawędzi..." autorzy pokazują, że oddziaływania kwantowe nie są wcale takie nieistotne. Efekty te wykorzystywane są w celu zyskania przewagi biologicznej i dla zapewnienia jak najbardziej efektywnego funkcjonowania. Najnowsze badania pokazują, że życie znajduje się na kwantowej krawędzi, łącząc świat klasyczny z osobliwym światem kwantów.

Mechanika kwantowa odgrywa istotną rolę w postępie technologicznym, choć na co dzień nie zawsze sobie to uświadamiamy. Bez niej nie byłoby tranzystorów, fotokomórek, laserów, płyt kompaktowych, odtwarzaczy Blu-ray, ogniw słonecznych, nawigacji satelitarnej czy chociażby obrazowania metodą rezonansu magnetycznego (MRI). Jej zastosowanie jest szerokie, jednak same własności świata kwantów są mało intuicyjne, a wiele aspektów tej dziedziny wciąż wzbudza wiele dyskusji, jak na przykład kwantowy pomiar. Autorzy zapoznają czytelnika z tym mikroświatem, starając się w sposób jak najprostszy wyjaśnić dualizm korpuskularno-falowy, tunelowanie kwantowe, superpozycję, kwantowe splątanie czy koherencję i dekoherencję. Poznanie tych zjawisk jest niezbędne, by prowadzić rozważania dotyczące ich udziału w biologii.

Al-Khalili oraz McFadden opisują procesy biologiczne, w których ujawniają się zjawiska kwantowe. Dużo miejsca poświęcają enzymom, czyli jednostkom napędowym życia, których niezwykła moc katalityczna związana jest z tunelowaniem protonów i elektronów. Mechanika kwantowa odgrywa istotną rolę w przebiegu fotosyntezy oraz w magnetorecepcji, wykorzystywanej m.in. przez europejskiego rudzika do niezwykle precyzyjnego wyznaczania kierunku lotu. Wiadomo również, że kod genetyczny zapisany jest w cząstkach kwantowych. To właśnie dzięki kwantowej naturze genów możliwa jest replikacja genomów z tak ogromną wiernością. Autorzy podają też przykłady, w których występowanie oddziaływań kwantowych jest bardzo możliwe, ale nie do końca pewne. Tak jest chociażby w przypadku zmysłu węchu, albo w adaptacyjnych mutacjach. Zastanawiają się, czy przypadkiem świadomość nie jest procesem kwantowym, albo czy dziedzina ta może pomóc w wyjaśnieniu zagadki powstania życia. Rozmyślają również nad możliwościami stworzenia syntetycznych form życia.

"Życie na krawędzi..." czyta się niczym interesującą powieść. W tego typu lekturze nie da się uniknąć stosowania terminów naukowych, ale autorzy robią wszystko, aby zagadnienia kwantowej biologii przedstawić w jak najbardziej przystępny sposób. Zabierają czytelnika w podróż nanołodzią do wnętrza kijanki oraz centrum reakcji fotosyntezy, opowiadają o amfiprionach znanych z animowanego filmu "Gdzie jest Nemo?", albo porównują życie do granitowego bloku czy żaglowca. Prostym językiem prezentują ciekawe teorie, wyniki badań, a także historię różnych odkryć. Al-Khalili oraz McFadden pokazują, że życie jest fascynujące, niesie ze sobą wiele tajemnic, które wciąż czekają na odkrycie.


Tytuł: Życie na krawędzi. Era kwantowej biologii
Autor: Jim Al-Khalili, Johnjoe McFadden
Tłumacz: Tomasz Krzysztoń
Wydawca: Prószyński i S-ka
Data wydania: kwiecień 2016
Liczba stron: 368
ISBN: 978-83-8069-326-5

Brak komentarzy:

Prześlij komentarz