زیست‌شناسی کوانتومی

زیست‌شناسی کوانتومی مطالعه کاربردهای مکانیک کوانتومی و شیمی نظری برای اهداف و مشکلات زیست‌شناختی است. بسیاری از فرایندهای زیست‌شناختی شامل تبدیل انرژی به اشکال قابل استفاده برای تحولات شیمیایی و از نظر ماهیت مکانیکی کوانتومی هستند. چنین فرایندهایی شامل واکنش‌های شیمیایی، جذب نور، تشکیل حالت‌های الکترونیکی تحریک، انتقال انرژی برانگیخته و انتقال الکترون‌ها و پروتون‌ها (یون‌های هیدروژن) در فرایندهای شیمیایی مانند فتوسنتز، بویایی و تنفس سلولی هستند.[1] زیست‌شناسی کوانتومی ممکن است از محاسبات برای مدل‌سازی فعل و انفعالات زیست‌شناختی با توجه به اثرات مکانیکی کوانتومی استفاده کند[2]. زیست‌شناسی کوانتومی مربوط به تأثیر پدیده‌های کوانتومی غیربدیهی است[3] که می‌توان با کاهش روند زیست‌شناختی به فیزیک اساسی توضیح داد، اگرچه این تأثیرات مطالعه دشوار است و می‌تواند سوداگرانه باشد[4].زمینه مطالعه نشان نمی‌دهد که هیچ اصول فیزیکی جدیدی لازم نیست، زیرا مطالعه مکانیکی کوانتومی میزان واکنش و انتقال انرژی به خوبی تثبیت شده است. تا به امروز، هیچ نظریه‌ای در مورد زیست‌شناسی کوانتومی وجود ندارد که دلالت بر اثرات کوانتومی در جاندارهای ماکروسکوپی داشته باشد (جدا از آزمایش‌های فکری مانند گربه شرودینگر)، یا اینکه برای زندگی حیاتی هستند.

تاریخچه

زیست‌شناسی کوانتومی زمینه‌ای نوظهور است. بیشتر پژوهش‌های حاضر نظری بوده و در معرض سؤالاتی است که نیاز به آزمایش بیشتر دارد. گرچه این رشته به‌تازگی توجه خاصی را به خود جلب کرده است، اما در طول قرن بیستم توسط فیزیکدانان مفهوم‌سازی شده است. پیشگامان اولیه فیزیک کوانتومی کاربردهای مکانیک کوانتومی را در مشکلات زیست‌شناختی مشاهده می‌کردند.در کتاب اروین شرودینگر در سال 1944 زندگی چیست؟ کاربردهای مکانیک کوانتومی در زیست‌شناسی مورد بحث قرار گرفته است[5]. شرودینگر ایده "کریستال آپریودی" را که شامل اطلاعات ژنتیکی در مورد پیکربندی پیوندهای شیمیایی کووالانسی بود، معرفی کرد. وی همچنین پیشنهاد کرد که جهش‌ها توسط "جهش کوانتومی" معرفی می‌شوند. پیشکسوتان دیگر نیلز بور، پاسکال جردن و ماکس دلبراک استدلال می‌کردند که ایده کوانتومی مکمل برای علوم حیاتی است.[6] در سال 1963، Per-Olov Löwdin تونل سازی پروتون را به عنوان سازوکار دیگری برای جهش DNA منتشر کرد. وی در مقاله خود اظهار داشت که زمینه مطالعاتی جدیدی به نام "زیست‌شناسی کوانتومی" وجود دارد.[7]

کاربردها

فتوسنتز

جاندارهایی که تحت فتوسنتز قرار می‌گیرند نخست انرژی نور را از طریق فرایند تحریک الکترون در موج گیر جذب می‌کنند. این موج گیر میان جاندارها متفاوت است. باکتریها می‌توانند از ساختارهای حلقه مانند به عنوان آنتن استفاده کنند، در حالی که گیاهان و جاندارهای دیگر از رنگدانه‌های کلروفیل برای جذب فوتون استفاده می‌کنند. این تحریک الکترون جدایی بار را در یک مکان واکنش ایجاد می‌کند که بعداً برای استفاده از سلول به انرژی شیمیایی تبدیل می‌شود. با این حال، این تحریک الکترونی باید قبل از اینکه انرژی در فلورسانس یا در حرکات ارتعاش حرارتی از میان برود، به صورت کارآمد و به موقع منتقل شود. سازه‌های مختلف وظیفه انتقال انرژی از آنتن‌ها به محل واکنش را دارند. یکی از بهترین مورد مطالعه مجتمع FMO در باکتری‌های گوگرد سبز است. مطالعات طیف سنجی الکترونی FT بازده بالای 99٪ میان جذب الکترون‌ها و انتقال به محل واکنش با واسطه‌های کوتاه عمر را نشان می‌دهد[8]. این راندمان بالا را نمی توان با مکانیک کلاسیک مانند یک مدل انتشار توضیح داد. یک مطالعه منتشر شده در سال 2007 ادعا کرد که انسجام کوانتومی الکترونیکی [9]در دمای 196- درجه سانتیگراد (77K) است. یک مطالعه بعدی بیشتر ادعا کرد انسجام کوانتومی به طرز خارق العاده و طولانی مدت در 4 درجه سانتیگراد است که بیشتر فرض شده است که مسئول راندمان بالای انتقال تحریک میان رنگدانه‌های مختلف در مرحله برداشت نور از فتوسنتز است[10]. بنابراین، این پیشنهاد شد که طبیعت از طریق تکامل راهی برای محافظت از انسجام کوانتومی برای افزایش کارآیی فتوسنتز ایجاد کرده است. با این حال، مطالعات پیگیری بحرانی، تفسیر این نتایج را زیر سوال می‌برد و آثارگزارش شده از انسجام کوانتومی الکترونیکی را به پویایی هسته‌ای در کروموفورها اختصاص می‌دهد.[11] [12] [13] [14] [15] [16] [17]ادعاهای مربوط به زمان‌های همبستگی طولانی غیر منتظره بسیاری از پژوهش‌ها را در جامعه فیزیک کوانتوم به وجود آوردند تا منشا را توضیح دهند. تعدادی از پیشنهادها برای توضیح انسجام ادعا شده طولانی مدت ارائه شده است. طبق یک پیشنهاد، اگر هر سایت در داخل مجتمع نویز محیطی خود را احساس کند، الکترون به دلیل انسجام کوانتومی و محیط حرارتی در حداقل سطح محلی باقی نمی‌ماند، بلکه از طریق پیاده سازی‌های کوانتومی به محل واکنش ادامه می‌یابد.[18] [19] [20] پیشنهاد دیگر این است که میزان انسجام کوانتومی همراه با تونل زنی الکترون، سینک انرژی ایجاد می‌کند که الکترون را به سرعت به محل واکنش منتقل می‌کند.[21] کار دیگر نشان می‌دهد که تقارن موجود در چیدمان هندسی مجموعه ممکن است انتقال انرژی کارآمد به مرکز واکنش را پشتیبانی کند، به گونه‌ای که شبیه انتقال حالت کامل در شبکه‌های کوانتومی باشد.[22] با این حال، آزمایش‌های کنترل دقیق، در مورد این تفسیر که اثرات کوانتومی بیش از صد ماده فانتزی ثانویه ماندگار است، شک و تردید دارند. [23]در سال 2020، یک بررسی مبتنی بر مجموعه گسترده‌ای از آزمایش‌های کنترل و نظریه نتیجه گرفت که ادعای اصلی اثرات کوانتومی به عنوان انسجام‌های الکترونیکی طولانی مدت در سامانه FMO وجود ندارد. [24]

جهش DNA

دی اکسی ریبونوکلئیک اسید، دی ان ای، به عنوان دستورالعمل ساخت پروتئین در بدن است. از 4 نوکلئوتید گوانین، تیمین، سیتوزین و آدنین تشکیل شده است.[25] ترتیب این نوکلئوتیدها "دستور العمل" پروتئین‌های مختلف را می‌دهد. هر زمان که سلول تولید مثل می‌کند، باید این رشته‌های DNA را کپی کند. با این وجود، گاهی اوقات در طی مراحل کپی کردن رشته DNA یک جهش یا خطایی در کد DNA ایجاد می‌شود. یک تئوری برای استدلال جهش DNA در مدل جهش DNA Lowdin توضیح داده شده است.[26] در این مدل، نوکلئوتید ممکن است شکل خود را از طریق فرایند تونل سازی کوانتومی تغییر دهد. به همین دلیل، نوکلئوتید تغییر یافته توانایی جفت شدن با جفت پایه اصلی خود و در نتیجه تغییر ساختار و ترتیب رشته DNA را از دست می‌دهد. قرار گرفتن در معرض چراغهای ماوراء بنفش و انواع دیگر اشعه می‌تواند باعث جهش و آسیب DNA شود. تشعشعات همچنین می‌توانند پیوندها را در امتداد رشته DNA در پیریمیدینها تغییر داده و باعث ایجاد پیوند آنها با خود و ایجاد یک دیمر شوند.[27] در بسیاری از پروکاریوتها و گیاهان، این پیوندها توسط یک آنزیم ترمیم DNA به آنزیم اصلی ترمیم می‌شوند. همانطور که پیشوند آن نشان می‌دهد، برای ترمیم رشته، فتولیاز به نور متکی است. فتولیاز ضمن ترمیم DNA با کوفاکتور FADH، فلاوین آدنین دینوکلئوتید کار می‌کند. فتولیاز با نور مرئی هیجان زده می‌شود و یک الکترون را به کوفاکتور FADH- منتقل می‌کند. FADH- اکنون در اختیار داشتن یک الکترون اضافی، الکترون را به دیمر می‌دهد تا پیوند را بشکند و DNA را ترمیم کند. این انتقال الکترون از طریق تونل کردن الکترون از FADH به دیمر انجام می‌شود. اگرچه دامنه تونلینگ بسیار بزرگتر از حد ممکن در خلا است، گفته می‌شود که تونلینگ در این سناریو "تونل سازی با واسطه فوق العاده" است، و به دلیل توانایی پروتئین در افزایش نرخ تونل زنی الکترون امکان پذیر است.[26]

تئوری لرزش بویایی

بویایی، حس بویایی را می‌توان به دو بخش تقسیم کرد. دریافت و تشخیص یک ماده شیمیایی و نحوه ارسال و پردازش آن توسط مغز. این روند از میان بردن بویایی هنوز زیر سوال است. یک نظریه به نام "نظریه شکل بویایی" بیانگر این است که گیرنده‌های بویای خاصی توسط اشکال خاصی از مواد شیمیایی ایجاد می‌شوند و آن گیرنده‌ها پیام خاصی به مغز می‌فرستند.[28] نظریه دیگر (بر اساس پدیده‌های کوانتومی) نشان می‌دهد که گیرنده‌های بویایی لرزش مولکول‌هایی را که به آنها می‌رسد تشخیص می‌دهند و "بو" به دلیل فرکانس‌های مختلف ارتعاشات است، این تئوری به طور مناسب "تئوری لرزش بویایی" نامیده می‌شود. نظریه ارتعاشات بویایی، در سال 1938 توسط مالکوم دیسون ایجاد شده[29] اما توسط لوکا تورین در سال 1996 دوباره تقویت شده است 30، پیشنهاد می‌کند که سازوکار حس بو بواسطه گیرنده‌های پروتئین G است که ارتعاشات مولکولی را به دلیل تونل سازی الکترونی غیر الکتریکی تشخیص می‌دهد و در آنجا الکترون را تونل می‌کند. انرژی را از میان مولکولها از دست می‌دهد30. در این فرایند، یک مولکول یک محل اتصال را با یک گیرنده پروتئین G پر می‌کند. پس از اتصال ماده شیمیایی به گیرنده، مواد شیمیایی بعنوان پلی عمل می‌کنند که باعث می‌شود الکترون از طریق پروتئین منتقل شود. از آنجا که انتقال الکترون از طریق این ماده معمولاً مانعی برای الکترون‌ها خواهد بود و به دلیل لرزش مولکولی که به‌تازگی به گیرنده وصل شده است، انرژی خود را از دست خواهد داد و در نتیجه توانایی بو کردن مولکول را خواهد داشت.[30] [31] در حالی که نظریه ارتعاش یک اثبات تجربی از مفهوم دارد،[32] [33]نتایج بحث‌برانگیز متعدد در آزمایش‌ها وجود داشته‌است. در برخی آزمایش‌ها، حیوانات قادر به تشخیص بوهای میان مولکول‌های مختلف و ساختار یک‌سان هستند [34]آزمایش‌های دیگری نشان می‌دهد که مردم از تمیز دادن بوهایی ناشی از فرکانس‌های مولکولی متمایز آگاهی ندارند.[35] با این حال، این مورد رد نشده است، و حتی نشان داده شده است که در بویایی حیوانات غیر از انسان مانند مگس، زنبور و ماهی نیز تأثیر دارد.

بینایی

بینایی به منظور تبدیل سیگنال‌های نوری به پتانسیل فعال در فرایندی به نام انتقال نور از انرژی کوانتیده استفاده می‌کند. در انتقال نور، یک فوتون با یک کرومفور در یک گیرنده نور تعامل دارد. کروموفور فوتون را جذب می‌کند و تحت تابش فوتوزومریزاسیون قرار می‌گیرد. این تغییر ساختار باعث تغییر در ساختار گیرنده عکس می‌شود و در نتیجه مسیرهای انتقال سیگنال منجر به سیگنال بصری می‌شوند. با این حال، واکنش فوتوزومریزاسیون با سرعت سریع، در کمتر از 200 واکنش فمتوسکاوند[36]، با عملکرد بالا رخ می‌دهد. مدل‌ها استفاده از اثرات کوانتومی را در شکل دادن به حالت زمین و پتانسیل‌های برانگیخته به تریتب برای دستیابی به این کارآیی نشان می‌دهند.[37]

مفهوم بینایی کوانتومی

آزمایش‌ها نشان داده‌اند که حسگرهای شبکیه چشم انسان به اندازه کافی حساس هستند که یک فوتون منفرد را تشخیص دهند.[38] تشخیص تک فوتون می‌تواند منجر به چندین فناوری مختلف شود. یک حوزه از توسعه در ارتباطات کوانتومی و رمزنگاری است. ایده این است که از یک سامانه بیومتریک برای اندازه گیری چشم استفاده کنید، تنها با استفاده از تعداد کمی از نقاط در شبکیه با فلاش تصادفی فوتون‌ها که شبکیه را "می خوانند" و فرد را مشخص می‌کنند.[39] این سامانه بیومتریک تنها به شخصی خاص با نقشه شبکیه خاص اجازه می‌دهد پیام را رمزگشایی کند. این پیام را نمی توان توسط هر کس دیگری رمزگشایی کرد مگر این که استراق‌سمع کننده برای حدس زدن نقشه مناسب باشد و یا بتواند شبکیه مورد نظر پیام را بخواند.[40]

فعالیت آنزیمی (بیوشیمی کوانتومی)

آنزیم‌ها ممکن است از تونل کوانتومی برای انتقال الکترون‌ها در مسافت‌های طولانی استفاده کنند. این امکان وجود دارد که معماری کواترنر پروتیین‌ها به گونه‌ای تکامل‌یافته باشد تا انسجام و پیوستگی کوانتومی پایدار را فعال کند.[41] به طور خاص تر، آنها می‌توانند درصد واکنشی را که از طریق تونل سازی هیدروژن ایجاد می‌شود، افزایش دهند.[42] تونل زنی به توانایی یک ذره انبوه کوچک برای عبور از موانع انرژی اشاره دارد. این توانایی به دلیل اصل تکمیل است، که معتقد است اشیاء خاص دارای جفت خواص هستند که بدون تغییر نتیجه اندازه گیری نمی‌توانند به طور جداگانه اندازه گیری شوند. الکترون‌ها دارای دو خاصیت موج و ذره هستند، بنابراین آن‌ها می‌توانند از موانع فیزیکی به عنوان یک موج بدون نقض قوانین فیزیک عبور کنند. مطالعات نشان می‌دهد که انتقال طولانی الکترون میان مراکز ردوکس از طریق تونل کوانتومی نقش مهمی در فعالیت آنزیمی فتوسنتز و تنفس سلولی ایفا می‌کند.[43] [44] به عنوان مثال، مطالعات نشان می‌دهد که تونل سازی الکترونی با برد طولانی به ترتیب 15-30 آنگستروم در واکنش ردوکس در آنزیم‌های تنفس سلولی نقش دارد.[45] بدون تونل کوانتومی، موجودات زنده قادر به تبدیل انرژی به اندازه کافی سریع برای حفظ رشد نیستند. حتی اگر چنین اختلافات بزرگی میان جایگاه‌های ردوکس در آنزیم‌ها وجود داشته باشد، الکترون‌ها با موفقیت در یک درجه حرارت کلی مستقل (جدا از شرایط شدید) و به روش وابسته به فاصله منتقل می‌شوند.[42] این نشان دهنده توانایی الکترونها در تونل زنی در شرایط فیزیولوژیکی است. پژوهش‌های بیشتری لازم است تا مشخص شود آیا این تونل زنی خاص نیز منسجم است یا خیر.

برداشت مغناطیسی

برداشت مغناطیسی به توانایی حیوانات در جهت یابی با استفاده از تمایل میدان مغناطیسی زمین اشاره دارد. [46] [47]یک توضیح احتمالی برای درک مغناطیسی سازوکار جفت رادیکال درهم تنیده است.[48] سازوکار جفت رادیکال به خوبی در شیمی اسپین ایجاد شده‌است، [49] [50] [51] و در سال ۱۹۷۸ توسط شولتون و سایرین مورد استفاده قرار گرفت. نسبت میان جفت‌های تکی و سه‌گانه بوسیله برهم کنش جفت الکترون درگیر با میدان مغناطیسی زمین تغییر کرده‌است[52]. در سال 2000، کریپتوکروم به عنوان "مولکول مغناطیسی" مطرح شد که می‌تواند از جفت‌های رادیکال حساس به مغناطیسی برخوردار باشد. کریپتوکروم، فلاوپروتئین موجود در چشم رابین‌های اروپایی و سایر گونه‌های حیوانات، تنها پروتئین شناخته شده برای ایجاد جفت‌های رادیکال ناشی از عکس در حیوانات است[46]. در هنگام تعامل با ذرات سبک، کریپتوکروم از طریق واکنش ردوکس عبور می‌کند، که جفت‌های رادیکال را هم در هنگام کاهش عکس و هم در اکسیداسیون به دست می‌آورد. عملکرد کریپتوکروم در میان گونه‌ها متنوع است، با این حال، عکس گرفتن از جفت‌های رادیکال در اثر قرار گرفتن در معرض نور آبی رخ می‌دهد، که یک الکترون را در یک کروموفور تحریک می‌کند[52]. تصور مغناطیسی در تاریکی نیز ممکن است، بنابراین سازوکار باید بیشتر به جفت‌های رادیکال ایجاد شده در طول اکسیداسیون مستقل از نور تکیه کند. آزمایش‌ها از این تئوری اساسی پشتیبانی می‌کند که الکترون‌های جفت رادیکال می‌توانند به طور قابل توجهی تحت تأثیر میدان‌های مغناطیسی بسیار ضعیف قرار گیرند، یعنی صرفاً جهت میدان‌های مغناطیسی ضعیف می‌توانند بر واکنش جفت رادیکال تأثیر بگذارند و بنابراین می‌توانند شکل گیری محصولات شیمیایی را "کاتالیز کنند". این که آیا این سازوکار در مورد برداشت مغناطیسی و یا زیست‌شناسی کوانتومی کاربرد دارد، یا این که آیا میدان مغناطیسی زمین با کمک جفت‌های رادیکال شکل گیری محصولات بیوشیمیایی را "کاتالیز" می‌کند، مشخص نشده است. نکته اول این است که جفت‌های رادیکال ممکن است لازم نباشند، ویژگی اصلی کوانتومی سازوکار جفت رادیکال باشد، تا بتوانند در این فرایندها نقش داشته باشند. جفت‌های رادیکال درهم و برهم خورده وجود دارد. با این حال، محققان شواهدی برای سازوکار جفت رادیکال در زمانی پیدا کردند که رابین ها، سوسک‌ها، و چکاوک باغ‌های اروپایی، زمانی که در معرض یک فرکانس رادیویی باشند که مانع میدان‌های مغناطیسی [46]و شیمی جفت رادیکال می‌شوند، دیگر نمی‌توانند جهت یابی کنند. برای نشان دادن تجربی مشارکت، باید آزمایشی طراحی شود که بتواند جفت رادیکال‌ها را بدون دخالت سایر جفت رادیکال‌ها به هم بزند یا برعکس، که ابتدا نیاز به نمایش در یک آزمایشگاه قبل از استفاده در جفت‌های رادیکال داخل بدن باشد.

سایر کاربردهای زیست‌شناختی

نمونه‌های دیگر پدیده‌های کوانتومی در سامانه‌های زیست‌شناختی شامل تبدیل انرژی شیمیایی به موتورهای حرکتی[53] و براونیان موتور در بسیاری از فرایندهای سلولی است.[54]

منابع
  1. University of Illinois at Urbana-Champaign, Theoretical and Computational Biophysics Group.
  2. Powerful Computer Models Reveal Key Biological Mechanism Science Daily Retrieved Oct 14, 2007
  3. "Quantum effects in biology: golden rule in enzymes, olfaction, photosynthesis and magnetodetection". Proceedings of the Royal Society A. 473 (2201): 20160822. Bibcode:2017RSPSA.47360822B. doi:10.1098/rspa.2016.0822. PMC 5454345. PMID 28588400.
  4. Al-Khalili, Jim, How quantum biology might explain life's biggest questions, retrieved 2018-12-07
  5. Margulis, Lynn; Sagan, Dorion (1995). What Is Life?. Berkeley: University of California Press. p. 1.
  6. Joaquim, Leyla; Freira, Olival; El-Hani, Charbel (September 2015). "Quantum Explorers: Bohr, Jordan, and Delbruck Venturing into Biology". Physics in Perspective. 17 (3): 236–250. Bibcode:2015PhP....17..236J. doi:10.1007/s00016-015-0167-7.
  7. Lowdin, P.O. (1965) Quantum genetics and the aperiodic solid. Some aspects on the Biological problems of heredity, mutations, aging and tumours in view of the quantum theory of the DNA molecule. Advances in Quantum Chemistry. Volume 2. pp. 213–360. Academic Press
  8. Dostál, Jakub; Mančal, Tomáš; Augulis, Ramūnas; Vácha, František; Pšenčík, Jakub; Zigmantas, Donatas (2012-07-18). "Two-dimensional electronic spectroscopy reveals ultrafast energy diffusion in chlorosomes". Journal of the American Chemical Society. 134 (28): 11611–11617. doi:10.1021/ja3025627. ISSN 1520-5126. PMID 22690836.
  9. Engel GS, Calhoun TR, Read EL, Ahn TK, Mancal T, Cheng YC, et al. (2007). "Evidence for wavelike energy transfer through quantum coherence in photosynthetic systems". Nature. 446 (7137): 782–6. Bibcode:2007Natur.446..782E. doi:10.1038/nature05678. PMID 17429397.
  10. Panitchayangkoon, G.; Hayes, D.; Fransted, K. A.; Caram, J. R.; Harel, E.; Wen,J. Z.; Blankenship, R. E.; Engel, G. S. (2010). "Long-lived quantum coherence in photosynthetic complexes at physiological temperature". Proc. Natl. Acad. Sci. 107 (29): 12766–12770. arXiv:1001.5108. Bibcode:2010PNAS..10712766P. doi:10.1073/pnas.1005484107. PMC 2919932. PMID 20615985.
  11. R. Tempelaar; T. L. C. Jansen; J. Knoester (2014). "Vibrational Beatings Conceal Evidence of Electronic Coherence in the FMO Light-Harvesting Complex". J. Phys. Chem. B. 118 (45): 12865–12872. doi:10.1021/jp510074q. PMID 25321492.
  12. N. Christenson; H. F. Kauffmann; T. Pullerits; T. Mancal (2012). "Origin of Long-Lived Coherences in Light-Harvesting Complexes". J. Phys. Chem. B. 116 (25): 7449–7454. arXiv:1201.6325. Bibcode:2012arXiv1201.6325C. doi:10.1021/jp304649c. PMC 3789255. PMID 22642682.
  13. A. Kolli; E. J. O’Reilly; G. D. Scholes; A. Olaya-Castro (2012). "The fundamental role of quantized vibrations in coherent light harvesting by cryptophyte algae". J. Chem. Phys. 137 (17): 174109. arXiv:1203.5056. Bibcode:2012JChPh.137q4109K. doi:10.1063/1.4764100. PMID 23145719.
  14. V. Butkus; D. Zigmantas; L. Valkunas; D. Abramavicius (2012). "Vibrational vs. electronic coherences in 2D spectrum of molecular systems". Chem. Phys. Lett. 545 (30): 40–43. arXiv:1201.2753. Bibcode:2012CPL...545...40B. doi:10.1016/j.cplett.2012.07.014.
  15. V. Tiwari; W. K. Peters; D. M. Jonas (2013). "Electronic resonance with anticorrelated pigment vibrations drives photosynthetic energy transfer outside the adiabatic framework". Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 110 (4): 1203–1208. doi:10.1073/pnas.1211157110. PMC 3557059. PMID 23267114.
  16. E. Thyrhaug; K. Zidek; J. Dostal; D. Bina; D. Zigmantas (2016). "Exciton Structure and Energy Transfer in the Fenna−Matthews− Olson Complex". J. Phys. Chem. Lett. 7 (9): 1653–1660. doi:10.1021/acs.jpclett.6b00534. PMID 27082631.
  17. Y. Fujihashi; G. R. Fleming; A. Ishizaki (2015). "Impact of environmentally induced fluctuations on quantum mechanically mixed electronic and vibrational pigment states in photosynthetic energy transfer and 2D electronic spectra". J. Chem. Phys. 142 (21): 212403. arXiv:1505.05281. Bibcode:2015JChPh.142u2403F. doi:10.1063/1.4914302. PMID 26049423.
  18. Mohseni, Masoud; Rebentrost, Patrick; Lloyd, Seth; Aspuru-Guzik, Alán (2008-11-07). "Environment-assisted quantum walks in photosynthetic energy transfer". The Journal of Chemical Physics. 129 (17): 174106. arXiv:0805.2741. Bibcode:2008JChPh.129q4106M. doi:10.1063/1.3002335. ISSN 0021-9606. PMID 19045332.
  19. Plenio, M B; Huelga, S F (2008-11-01). "Dephasing-assisted transport: quantum networks and biomolecules – IOPscience". New Journal of Physics. 10 (11): 113019. arXiv:0807.4902. Bibcode:2008NJPh...10k3019P. doi:10.1088/1367-2630/10/11/113019.
  20. Lloyd, Seth (2014-03-10). Optimal Energy Transport in Photosynthesis (Speech). From Atomic to Mesoscale: The Role of Quantum Coherence in Systems of Various Complexities. Institute for Theoretical, Atomic and Molecular and Optical Physics, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts. Retrieved 2019-09-30.
  21. Lee, Hohjai (2009). Quantum coherence accelerating photosynthetic energy transfer. Chemical Physics. Springer Series in Chemical Physics. 92. pp. 607–609. Bibcode:2009up16.book..607L. doi:10.1007/978-3-540-95946-5_197. ISBN 978-3-540-95945-8.[permanent dead link]
  22. Walschaers, Mattia; Fernandez-de-Cossio Diaz, Jorge; Mulet, Roberto; Buchleitner, Andreas (2013-10-29). "Optimally Designed Quantum Transport across Disordered Networks". Physical Review Letters. 111 (18): 180601. arXiv:1207.4072. Bibcode:2013PhRvL.111r0601W.
  23. Halpin, A.; Johnson, P.J.M.; Tempelaar, R.; Murphy, R.S.; Knoester, J.; Jansen, T.L.C.; Miller, R.J.D. (2014). "Two-Dimensional Spectroscopy of a Molecular Dimer Unveils the Effects of Vibronic Coupling on Exciton Coherences". Nature Chemistry. 6 (3): 196–201. Bibcode:2014NatCh...6..196H. doi:10.1038/nchem.1834. PMID 24557133.
  24. Cao, Jianshu; Cogdell, Richard J; Coker, David F; Duan, Hong-Guang; Hauer, Jürgen; Kleinekathöfer, Ulrich; Jansen, Thomas LC; Mančal, Tomáš; Miller, RJ Dwayne; Ogilvie, Jennifer P; Prokhorenko, Valentyn I; Renger, Thomas; Tan, Howe-Siang; Tempelaar, Roel; Thorwart, Michael; Thyrhaug, Erling; Westenhoff, Sebastian; Zigmantas, Donatas (2020). "Quantum Biology Revisited". Science Advances. 6 (14): eaaz4888. doi:10.1126/sciadv.aaz4888.
  25. "DNA and Mutations". evolution.berkeley.edu. Retrieved 2018-11-05.
  26. Trixler, Frank (August 2013). "Quantum Tunnelling to the Origin and Evolution of Life". Current Organic Chemistry. 17 (16): 1758–1770. doi:10.2174/13852728113179990083. ISSN 1385-2728. PMC 3768233. PMID 24039543.
  27. Yu, Sung-Lim; Lee, Sung-Keun (March 2017). "Ultraviolet radiation: DNA damage, repair, and human disorders". Molecular & Cellular Toxicology. 13 (1): 21–28. doi:10.1007/s13273-017-0002-0. ISSN 1738-642X.
  28. Klopping, Hein L. (May 1971). "Olfactory theories and the odors of small molecules". Journal of Agricultural and Food Chemistry. 19 (5): 999–1004. doi:10.1021/jf60177a002. ISSN 0021-8561. PMID 5134656.
  29. Malcolm Dyson, G. (1938-07-09). "The scientific basis of odour". Journal of the Society of Chemical Industry. 57 (28): 647–651. doi:10.1002/jctb.5000572802. ISSN 0368-4075.
  30. Turin, Luca (1996). "A Spectroscopic Mechanism for Primary Olfactory Reception". Chemical Senses. 21 (6): 773–791. doi:10.1093/chemse/21.6.773. ISSN 0379-864X. PMID 8985605.
  31. Brookes, Jennifer C. (2017-05-01). "Quantum effects in biology: golden rule in enzymes, olfaction, photosynthesis and magnetodetection". Proc. R. Soc. A. 473 (2201): 20160822. Bibcode:2017RSPSA.47360822B. doi:10.1098/rspa.2016.0822. ISSN 1364-5021. PMC 5454345. PMID 28588400.
  32. "Odorant shape and vibration likely lead to olfaction satisfaction". Retrieved 2018-11-08.
  33. "A Novel Multigene Family May Encode Odorant Receptors: A Molecular Basis for Odor Recognition" (PDF). April 5, 1991. Retrieved November 7, 2018.
  34. Block, Eric; Batista, Victor S.; Matsunami, Hiroaki; Zhuang, Hanyi; Ahmed, Lucky (2017-05-10). "The role of metals in mammalian olfaction of low molecular weight organosulfur compounds". Natural Product Reports. 34 (5): 529–557. doi:10.1039/c7np00016b. ISSN 0265-0568. PMC 5542778. PMID 28471462.
  35. Keller, Andreas; Vosshall, Leslie B (2004-03-21). "A psychophysical test of the vibration theory of olfaction". Nature Neuroscience. 7 (4): 337–338. doi:10.1038/nn1215. ISSN 1097-6256. PMID 15034588.
  36. Johnson, P. J. M.; Farag, M. H.; Halpin, A.; Morizumi, T.; Prokhorenko, V. I.; Knoester, J.; Jansen, T. L. C.; Ernst, O. P.; Miller, R. J. D. (2017). "The Primary Photochemistry of Vision Occurs at the Molecular Speed Limit". J. Phys. Chem. B. 121 (16): 4040–4047. doi:10.1021/acs.jpcb.7b02329. PMID 28358485.
  37. Schoenlein, R. W.; Peteanu, L. A.; Mathies, R. A.; Shank, C. V. (1991-10-18). "The first step in vision: femtosecond isomerization of rhodopsin". Science. 254 (5030): 412–415. Bibcode:1991Sci...254..412S. doi:10.1126/science.1925597. ISSN 0036-8075. PMID 1925597.
  38. "The Human Eye and Single Photons". math.ucr.edu. Retrieved 2018-11-05.
  39. Panitchayangkoon, Gitt; Hayes, Dugan; Fransted, Kelly A.; Caram, Justin R.; Harel, Elad; Wen, Jianzhong; Blankenship, Robert E.; Engel, Gregory S. (2017). "Quantum Biometrics with Retinal Photon Counting". Physical Review Applied. 8 (4): 044012. arXiv:1704.04367. Bibcode:2017PhRvP...8d4012L. doi:10.1103/PhysRevApplied.8.044012.
  40. Emerging Technology from the arXiv. "The unique way your eyes detect photons could be used to guarantee your identity, say physicists". MIT Technology Review. Retrieved 2018-11-08.
  41. Apte SP, Quantum biology: Harnessing nano-technology’s last frontier with modified excipients and food ingredients, J. Excipients and Food Chemicals, 5(4), 177–183, 2014
  42. Nagel, Zachary D.; Klinman, Judith P. (2006-10-24). "Tunneling and Dynamics in Enzymatic Hydride Transfer". ChemInform. 37 (43). doi:10.1002/chin.200643274. ISSN 0931-7597.
  43. Gray, Harry B.; Winkler, Jay R. (2003-08-01). "Electron tunneling through proteins". Quarterly Reviews of Biophysics. 36 (3): 341–372. doi:10.1017/S0033583503003913. ISSN 1469-8994.
  44. Nagel, Zachary D.; Klinman, Judith P. (2006-08-01). "Tunneling and Dynamics in Enzymatic Hydride Transfer". Chemical Reviews. 106 (8): 3095–3118. doi:10.1021/cr050301x. ISSN 0009-2665.
  45. Lambert, Neill; Chen, Yueh-Nan; Cheng, Yuan-Chung; Li, Che-Ming; Chen, Guang-Yin; Nori, Franco (2013-01-01). "Quantum biology". Nature Physics. 9 (1): 10–18. Bibcode:2013NatPh...9...10L. doi:10.1038/nphys2474. ISSN 1745-2473.
  46. Hore, P. J.; Mouritsen, Henrik (5 July 2016). "The Radical-Pair Mechanism of Magnetoreception". Annual Review of Biophysics. 45 (1): 299–344. doi:10.1146/annurev-biophys-032116-094545. PMID 27216936.
  47. Kominis, I.K. (2015). "The radical-pair mechanism as a paradigm for the emerging science of quantum biology". Mod. Phys. Lett. B. 29: 1530013. arXiv:1512.00450. Bibcode:2015MPLB...29S0013K. doi:10.1142/S0217984915300136.
  48. Schulten, Klaus; Swenberg, Charles E.; Weller, Albert (1978). "A Biomagnetic Sensory Mechanism Based on Magnetic Field Modulated Coherent Electron Spin Motion : Zeitschrift für Physikalische Chemie". Zeitschrift für Physikalische Chemie. 111: 1–5. doi:10.1524/zpch.1978.111.1.001.
  49. T., Rodgers, Christopher (2009-01-01). "Magnetic field effects in chemical systems". Pure and Applied Chemistry. 81 (1): 19–43. doi:10.1351/PAC-CON-08-10-18. ISSN 1365-3075.
  50. Steiner, Ulrich E.; Ulrich, Thomas (1989-01-01). "Magnetic field effects in chemical kinetics and related phenomena". Chemical Reviews. 89 (1): 51–147. doi:10.1021/cr00091a003. ISSN 0009-2665.
  51. Woodward, J. R. (2002-09-01). "Radical Pairs in Solution". Progress in Reaction Kinetics and Mechanism. 27 (3): 165–207. doi:10.3184/007967402103165388.
  52. Wiltschko, Roswitha; Ahmad, Margaret; Nießner, Christine; Gehring, Dennis; Wiltschko, Wolfgang (2016-05-01). "Light-dependent magnetoreception in birds: the crucial step occurs in the dark". Journal of the Royal Society, Interface. 13 (118): 20151010. doi:10.1098/rsif.2015.1010. ISSN 1742-5662. PMC 4892254. PMID 27146685.
  53. Levine, Raphael D. (2005). Molecular Reaction Dynamics. Cambridge University Press. pp. 16–18. ISBN 978-0-521-84276-1.
  54. Harald Krug; Harald Brune; Gunter Schmid; Ulrich Simon; Viola Vogel; Daniel Wyrwa; Holger Ernst; Armin Grunwald; Werner Grunwald; Heinrich Hofmann (2006). Nanotechnology: Assessment and Perspectives. Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co. K. pp. 197–240. ISBN 978-3-540-32819-3.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.