Fotosentez ve Kuantum Mekaniği

Londra Üniversitesi araştırmacıları, fotosentez sırasında ışık toplayan makromoleküllerde gerçekleşen süreçlerin klasik fizik ile açıklanamayacağını gösterdi. Dr. O. J. O’Reily ve çalışma arkadaşlarının sonuçları Nature Communicatiomda yayımlandı.

Kuantum mekaniğinin etkileri düşük sıcaklıklarda daha belirgindir. Örneğin süperiletkenlik ve süperakışkanlık gibi klasik fizik ile açıklanamayan olgular çok düşük sıcaklıklarda gözlemlenir. Fakat Londra Üniversitesi araştırmacılarının yaptığı çalışma, bazı biyolojik sistemlerde gerçekleşen fiziksel süreçlerde kuantum mekaniğinin etkilerinin normal sıcaklıklarda bile gözlemlenebileceğini gösterdi.

Işık toplayan makromoleküllerin çoğu kromoforlardan oluşur. Moleküllerin renkli gözükmesine neden oldukları için bu şekilde adlandırılan kromoforlar, topladıkları ışık enerjisini verimli bir biçimde kimyasal enerjiye dönüştürerek fotosentezin ilk adımını gerçekleştirir. Londra Üniversitesi araştırmacılarının elde ettiği sonuçlar, kromoforlar arasında enerji transferi sırasında gerçekleşen süreçlerin klasik fizikle açıklanamayacağını ve bu süreçlerin kuantum mekaniğine özgü doğasının verimi de artırdığını gösteriyor.

Araştırmacılar gerçekleşen süreçlerin doğasını incelemek için kuantum optik ile ilgili kuramsal bir yöntem kullandı. Hesaplar kromoforlar arasında enerji aktarımı sırasında gerçekleşen süreçlerin kuantum mekaniğine özgü olduğunu ve klasik fizikte bilinen hiçbir sürece benzemediğini gösterdi.

Bu sonuçlar başka biyolojik süreçlerde de kuantum mekaniğine özgü süreçlerin gözlemlenebileceğini düşündürüyor.