زیست شناسی کوانتومی

نصیری, فرید; شریعت پناهی, سید پیمان; رهنمای, محمد; موسوی موحدی, علی اکبر

زیست شناسی کوانتومی

نوع مقاله : مقاله ترویجی

نویسندگان

مرکز تحقیقات بیوشیمی و بیوفیزیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده

ﻧﻮﺷﺘﺎر ﺣﺎﺿﺮ ﺳﻌﯽ ﺑﺮ اﯾﻦ دارد ﮐﻪ ﻣﻘﺪمه ای ﺑﺮ ﻋﻠﻢ ﺟﺪﯾﺪ و ﺟﺬاب زﯾﺴﺖﺷﻨﺎﺳﯽ ﮐﻮاﻧﺘﻮﻣﯽ داشته ﺑﺎﺷﺪ. ﯾﮑﯽ از ﭼﺎﻟﺶهای مهم در اﯾﻦ ﺷﺎخهﻋﻠﻤﯽ، مبهم ﺑﻮدن مفهوم زﯾﺴﺖﺷﻨﺎﺳﯽ ﮐﻮاﻧﺘﻮﻣﯽ اﺳﺖ، زﯾﺴﺖﺷﻨﺎﺳﯽ ﮐﻮاﻧﺘﻮﻣﯽ ﺑﻪﻃﻮر ﺳﺎده ﺑﻪ ﻣﻌﻨﯽ ﮐﺎرﺑﺮد ﻣﮑﺎﻧﯿﮏ ﮐﻮاﻧﺘﻮﻣﯽ در ﻣﺴﺎﺋﻞ زﯾﺴﺖﺷﻨﺎﺳﯽ ﯾﺎ ﻓﺮاﯾﻨﺪهای ﺣﯿﺎﺗﯽ اﺳﺖ. زﯾﺴﺖﺷﻨﺎﺳﯽ ﮐﻮاﻧﺘﻮﻣﯽ در اﺻﻞ ﯾﮏ ﻋﻠﻢ ﺑﯿﻦرشته ای ﺟﺪﯾﺪ از ﻣﮑﺎﻧﯿﮏ ﮐﻮاﻧﺘﻮﻣﯽ، ﺷﯿﻤﯽﻓﯿﺰﯾﮏ، ﺑﯿﻮﺷﯿﻤﯽ و زﯾﺴﺖﺷﻨﺎﺳﯽ ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ. اﯾﻦ ﻋﻠﻢ ﭘﺪﯾﺪه های زﯾﺴﺘﯽ را ﻧﺸﺎن ﻣﯽدهد که به ﺷﮑﻞ روﺷﻨﯽ از ﻗﻮاﻧﯿﻦ ﻣﮑﺎﻧﯿﮏ ﮐﻮاﻧﺘﻮﻣﯽ ﺑﺮای ﮐﺴﺐ ﻣﺰﯾﺖ ﯾﺎ اﻧﺠﺎم ﯾﮏ ﻋﻤﻞ ﺧﺎص اﺳﺘﻔﺎده ﻣﯽﮐﻨﻨﺪ. ﺗﻮﻧﻞزﻧﯽ ﮐﻮاﻧﺘﻮﻣﯽ، ﭘﯿﻮﺳﺘﮕﯽ ﮐﻮاﻧﺘﻮﻣﯽ و درهمﺗﻨﯿﺪﮔﯽ ﮐﻮاﻧﺘﻮﻣﯽ ﭘﺪﯾﺪه های ﻧﺎﻣﺘﻌﺎرف در ﻓﯿﺰﯾﮏ ﮐﻼﺳﯿﮏ ﻣﯽﺑﺎﺷﻨﺪ که اﺛﺮات آنها در دﻧﯿﺎی زﯾﺴﺘﯽ ﻣﺸﺎهده ﺷده اﺳﺖ، در ادامه وﺟﻮد و اﺛﺮ اﯾﻦ ﭘﺪﯾﺪه ها در ﻓﺮاﯾﻨﺪهای مهم زﯾﺴﺘﯽ ﻣﺎﻧﻨﺪ ﻓﺘﻮﺳﻨﺘﺰ و ﮐﺎﺗﺎﻟﯿﺰ آﻧﺰﯾﻤﯽ ﺗﻮﺿﯿﺢ داده ﻣﯽﺷﻮد. همچنین به ﻧﻘﺶ ﻣﮑﺎﻧﯿﮏ ﮐﻮاﻧﺘﻮﻣﯽ در دﯾﮕﺮ ﻣﻮﺿﻮﻋﺎت زﯾﺴﺘﯽ ﻣﺎﻧﻨﺪ جهتﯾﺎﺑﯽ ﭘﺮﻧﺪﮔﺎن، ﺑﻮﯾﺎﯾﯽ، ﺑﯿﻨﺎﯾﯽ، آﮔﺎهی و آﻏﺎز ﺣﯿﺎت ﭘﺮداخته ﻣﯽﺷﻮد. در انتها ﺑﻪ هسته ﭘﮋوهشی زﯾﺴﺖﺷﻨﺎﺳﯽ ﮐﻮاﻧﺘﻮﻣﯽ در ﻣﺮﮐﺰ ﺗﺤﻘﯿﻘﺎت ﺑﯿﻮﺷﯿﻤﯽ–ﺑﯿﻮﻓﯿﺰﯾﮏ داﻧﺸﮕﺎه تهران، اﺷﺎره ﻣﯽﮔﺮدد

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.2008935.1398.09.2.2.3

عنوان مقاله [English]

Quantum Biology

نویسندگان [English]

Farid Nasiri
Seyed Peyman Shariatpanahi
Mohammad Rahnamay
Ali Akbar Moosavi-Movahedi

Institute of Biochemistry and Biophysics (IBB), University of Tehran, Tehran, Iran.

چکیده [English]

The present paper attempts to provide an introduction to the new and fascinating science of quantum biology. One of the major challenges in this field is the ambiguity of the concept of quantum biology which simply means the application of quantum mechanics to biological issues or critical processes. Quantum biology is essentially a new interdisciplinary science of quantum mechanics, chemistry, physics, biochemistry and biology. Quantum biology demonstrates biological phenomena that explicitly apply quantum mechanics to gain or perform a particular action. They have been observed in the biological world, explaining the existence and effect of these phenomena on important biological processes such as photosynthesis and enzymatic cat’alysis. It also deals with the role of quantum mechanics in other biological topics such as bird orientation, olfaction, vision, consciousness and the beginning of life. Finally, the Quantum Biology Research Core (QBRC-IBB) hosted at Institute of Biochemistry and Biophysics (IBB), University of Tehran is mentioned.

کلیدواژه‌ها [English]

Quantum Biology
Biochemistry
Quantum Tunneling
Photosynthesis
Quantum Biology Research Core (QBRC-IBB)

مراجع

[1]. گوپتا، اس.پی. ( ترجمه علی اکبر صبوری و داوود عاجلو)، (چاپ اول،1380)، زیست شناسی کوانتومی، انتشارات دانشگاه تهران
[2]. شرودینگر، اروین (ترجمه دکتر محمد نبی سربلوکی)، (چاپ اول، 1380)، حیات چیست؟، کتاب ماد (وابسته به انتشارات مرکز)
[3]. Lambert, Nail, (2013), Quantum Biology, Nature Physics 9 (1): 10–18.
[4]. Marais, Adriana, Adams, Betony, K. Ringsmuth, Andrew, Ferretti, Marco (2018), The future of quantum biology, J. R. Soc. Interface 15: 20180640.
[5]. McFadden, Johnjoe, Al-Khalili, Jim (2018), The origins of quantum biology, Proc.R. Soc.A474: 20180674.
[6]. Jordan P, (1932), Die Quantenmechanik und die Grundprobleme der Biologie und Psychologie Naturwissenschaften. Naturwissenschaften 20, 815–821. (doi:10.1007/BF01494844).
[7]. Mohseni, Masoud, Omar, Yasser, S. Engel, Gregory, B. Plenio, Martin (2014), Quantum Effects in Biology, Cambridge University Press.
[8]. McFadden, Johnjoe, Al-Khalili, Jim (2014), Life on the Edge (The Coming of Age of Quantum Biology), Crown Publishers, New York.
[9]. کریمیان، شکراله (1396)، درهم-تنیدگی کوانتومی رویکردی علمی به سوی دورنوردی انسان، نشریه نشاء علم، سال هفتم، شماره دوم، صفحات 122-128.
[10]. Lloyd Sb (2011), Quantum coherence in biological systems, Journal of Physics: Conference Series 302.
[11]. Strümpfer J (2012) , How Quantum Coherence Assists Photosynthetic Light Harvesting , J Phys Chem Lett, Feb 16;3(4):536-542.
[12]. Romero, Elisabet, I. Novoderezhkin, Vladimir, Grondelle, Rienk van (2017), Quantum design of photosynthesis for bio-inspired solar-energy conversion, Nature 453, 355-365
[13]. Hore, P. J., Mouritsen H (2016), The Radical-Pair Mechanism of Magneto reception, Annual Review of Biophysics, 45 (1): 299–344.
[14]. Adrian Craddock, Travis John, Friesen, Douglas, Mane, Jonathan, Hameroff, Stuart, Tuszynski, Jack A (2014), The feasibility of coherent energy transfers in microtubules, J. R. Soc. Interface 11: 20140677.
[15]. Jedlik P (2017), Revisiting the Quantum Brain Hypothesis: Toward Quantum Neurobiology? Frontiers in Molecular Neuroscience, Volume 10, Article 366.
[16]. مرزبان، احسان، شریعت پناهی، پیمان (1394)، تأملی بر مسئله آگاهی از منظر نظریه پیچیدگی و آگاهی، مجله هستی و شناخت، جلد دوم، شماره دو، صفحات 131-144.