Rastline uporabljajo kvantno fiziko

Rastline lovijo skupke svetlobe, imenovane fotoni, in jih zbirajo globoko v celicah, kjer zelo učinkovito pretvarjajo njihovo energijo. Najučinkovitejšo pot fotonov pa določajo s koherenco, je ugotovila skupina znanstvenikov s španskega inštituta za fotonske znanosti. Raziskovalci so na primeru vijoličnih bakterij z laserji pregledovali posamezne molekule v tem procesu in tako spremljali pot svetlobe do t. i. reakcijskih centrov, kjer rastline pretvarjajo svetlobno energijo v kemično. Ko so posvetili na molekule, so te odbile del svetlobe v obliki fluorescence. Opazili pa so, da količina fluorescence čez čas niha – znak, da energija prihaja in odhaja, oziroma koherenca. To so povezali s kvantnomehaničnim pojmom superpozicije, ki predvideva, da so lahko delci hkrati na več mestih oziroma hkrati preizkušajo več poti. "Foton vstopi in vidi več energijskih poti," razlaga vodja raziskovalne skupine Niek van Hulst. "Kam gre? Po tisti poti, ki je najučinkovitejša, oziroma tisti, za katero nam ta kvantni učinek pove, da je najbolj verjetna." Topli, mehki in prilagodljivi pogoji sobne temperature sicer pomenijo, da se vse stvari premikajo, zato se tudi najučinkovitejša pot vedno spreminja. Raziskovalci so bili presenečeni, ko so ugotovili, da se pot fotonov temu prilagaja. "Tudi na sobni temperaturi stvar preprosto deluje. In to z 90-odstotno učinkovitostjo, kar je veliko več kot vsaka sončna celica, ki jo ustvarimo ljudje," pojasnjuje van Hulst. Kvantno mehaniko so znanstveniki do zdaj sicer večinoma proučevali v laboratorijih pri izjemno nizkih temperaturah in visokih pritiskih, zato je še zdaleč niso pričakovali v naravnih bioloških pogojih. Občutljiva kvantna stanja naj bi v tovrstnih pogojih namreč izginila, nadomestila pa bi jih pravila klasične fizike. A rezultati nedavne raziskave dokazujejo, da je prišel tudi čas za precej novo vejo znanosti – kvantno biologijo.