Kuantum biyoloji çağının önünü açan bir deney yapıldı.
İlk kez bir kuantum dalgası gibi işleyen doğal bir biyomolekül ölçüldü. Fizikçiler, yeni bir deneyde, 15 amino asit zincirinin kendi kendine çatıştığını gözlemledi.
Kuantum mekaniğinin en iyi bilişsel bulmacalarından biri, dalga-parçacık ikiliğidir. Bu, nesnelerin hem partiküller hem de benzer dalgalar gibi davrandığı fenomendir. Çok sayıda deney, tek bir partikülün (örneğin bir elektron veya bir foton gibi) bir dalga gibi kendisiyle çatışabileceğini gösterdi; bir parçacığın aynı anda iki yarıktan geçtiği çift yarık deneyi.
Tüm nesneler doğada esas olarak kuantum olduklarından, hepsinin birleşik bir dalga boyları bulunur. Bu nedenle, prensip olarak, makroskopik nesneler, yeterince hassas bir deney ile, bu tür dalga-parçacık ikiliğini de göstermelidir. Fizikçiler henüz çok büyük nesnelerin dalgalı doğasını ölçecek bir yöntem geliştiremedi ancak bu konudaki hırsları giderek artıyor.
Gramicidin moleküllerinde kuantum çatışma gözlemlendi
1999’da fulleren moleküllerinin dalga-partikül ikiliğini gösterildi. Ayrıca birçok araştırmacı, o zamandan beri daha büyük moleküllerle aynı şeyi yaptı. Yeni bir çalışmada, Viyana Üniversitesi’nden Armin Shayeghi’nin ve meslektaşları, ilk kez 15 amino asitten oluşan doğal bir antibiyotik olan gramicidin moleküllerinde kuantum çatışma – paraziti gösterdi.
Çalışma, biyomoleküllerin kuantum özelliklerini araştırmanın yolunu açıyor ve enzimlerin, DNA’nın ve belki de bir gün virüsler gibi basit yaşam formlarının kuantum yapısını kullanan deneyler için bir ortam hazırlıyor.
Araştırmacılar, deneylerin prensip olarak basit göründüğünü yazdı. Yaklaşımları, bir ultracold (ultrakod) gramicidin molekülleri ışını oluşturmak ve daha sonra bu ışının kendisiyle çatıştığı zaman oluşturulan çatışma modelini ölçmekti.
Ekip, bir çark tekerleğinin kenarını ince bir gramicidin tabakası ile kaplayarak deneyi yaptı. Ardından gramicidin moleküllerini yüzeyden vurmak için tekerleğe bir dizi kısa lazer darbesi ateşledi. Lazer darbeleri, biyomoleküllere zarar vermeden atacak kadar kısa olmalı idi.
Çalışma kuantum biyolojide yeni çalışmaların önünü açıyor
Serbest dalgalanan gramicidin molekülleri daha sonra saniyede 600 metrede hareket eden bir argon atomu ışını ile temizlendi. Bu ışında, gramicidin, 350 femtometre dalga boyuna sahipti (1 femtometre 1×10-15 metredir). Son adım ise, dalga tarafından oluşturulan modeli kendi kendine çatışmasında ölçmekti.
Ancak son adım belki de en zor kısımdır. Işının dalga boyu biyomoleküllerin kendisinin binde biri kadardır. Bu yüzden ekip, o ölçekte modelleri ölçebilecek bir teknik kullanmayı gerekli kıldı. Devreye interferometrinin girdi. Ekip, girişim modelinin boyutunu ölçmek için Talbot-Lau interferometrisi olarak bilinen olağanüstü hassas bir teknik kullandı.
Çalışmanın sonuçları fizikçiler tarafından başarılı bulundu. Moleküler uyum, moleküler boyutun 20 katından daha fazla bir zamana yerleştirildi. Gramicidin molekülleri saf parçacıklar olsaydı, bu tür biyomoleküllerin “bulaşması” mümkün olmazdı. Sadece dalga benzeri girişimlerle mümkündür.
Diğer araştırmacılar, daha büyük moleküller için dalga-parçacık ikiliğini ölçtü. Fakat yaşamın hassas moleküllerini parçalayacak teknikleri kullandılar.
Yeni teknik, biyomoleküllerin kuantum özelliklerinin daha ayrıntılı çalışılmasını sağlayacak.
Kaynak;