Recentemente, un’importante ricerca è stata pubblicata sulla rivista Science Advances, in cui il fisico teorico Philip Kurian, fondatore del Quantum Biology Laboratory (QBL) presso la Howard University di Washington, ha applicato le leggi della meccanica quantistica per apportare una significativa innovazione nel campo della biologia e oltre. Kurian ha dichiarato: “Questo lavoro collega i punti tra i grandi pilastri della fisica del ventesimo secolo, termodinamica, relatività e meccanica quantistica, per un importante cambiamento di paradigma nelle scienze biologiche, indagando la fattibilità e le implicazioni dell’elaborazione delle informazioni quantistiche nel corpo umano e a temperatura ambiente“.
Contesto della ricerca
Per comprendere il contesto di questa affermazione, è fondamentale notare che gli effetti della meccanica quantistica sono generalmente osservabili a temperature notevolmente più basse rispetto a quelle del corpo umano, come quelle raggiunte dai computer quantistici cinesi. In genere, solo oggetti di dimensioni ridotte, come atomi e molecole, mostrano proprietà quantistiche. Le temperature del corpo umano, che sono considerevolmente più elevate, pongono una sfida alla possibilità di osservare tali fenomeni. Inoltre, secondo gli standard quantistici, le cellule sono considerate oggetti di dimensioni enormi. Tuttavia, Kurian suggerisce che questa percezione potrebbe subire una trasformazione.
Ruolo del triptofano
Un elemento cruciale in questo nuovo paradigma è il triptofano, un amminoacido presente in numerose proteine, noto per la sua capacità di assorbire la luce ultravioletta e riemetterla a lunghezze d’onda superiori. Questa molecola si trova principalmente nei microtubuli, nei recettori transmembrana, nei capsidi dei virus, nelle ciglia, nei centrioli e nei neuroni.
Superradianza quantistica
Il fenomeno di cui si discute è la superradianza quantistica, riscontrata all’interno dei filamenti del citoscheletro. Le implicazioni per gli organismi eucariotici sono straordinarie, poiché sfruttando questa superradianza, gli organismi potrebbero utilizzare segnali quantistici per elaborare informazioni in modo più efficiente. Attualmente, il modello standard di segnalazione biochimica prevede che gli ioni si muovano attraverso le cellule o le membrane, generando picchi che richiedono alcuni millisecondi per ogni segnale.
Vantaggi della superradianza
La superradianza, invece, avviene in questi filamenti citoscheletrici in circa un picosecondo, un milionesimo di microsecondo. Questa differenza temporale rappresenta un cambiamento significativo. I filamenti citoscheletrici contenenti triptofano potrebbero agire come fibre ottiche quantistiche, permettendo alle cellule di processare informazioni miliardi di volte più rapidamente rispetto ai processi chimici tradizionali.
Implicazioni della biologia quantistica
Il professor Majed Chergui dell’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (Svizzera) e di Elettra-Sincrotrone Trieste (Italia) ha evidenziato che “Le implicazioni delle intuizioni di Kurian sono sbalorditive. La biologia quantistica ha il potenziale per aprire nuove prospettive per comprendere l’evoluzione dei sistemi viventi“. Ma quali sono le reali velocità di calcolo coinvolte in questo processo?
Velocità di calcolo nei sistemi viventi
Seth Lloyd, fisico quantistico e professore di ingegneria meccanica al MIT, ha fornito una risposta chiara e affascinante. “È bene ricordare che il calcolo eseguito dai sistemi viventi è molto più potente di quello eseguito da quelli artificiali“. Questo suggerisce che la biologia quantistica potrebbe non solo cambiare la nostra comprensione dei processi biologici, ma anche ridefinire il concetto stesso di calcolo e informazione nel contesto della vita.
