Las Plantas Usan La Física Cuántica Para Sobrevivir

{h1}

Las plantas y las bacterias púrpuras pueden usar los principios de la física cuántica para captar la luz en la fotosíntesis y sobrevivir, dicen los físicos.

Los humanos no pueden teletransportarse o residir en múltiples lugares a la vez, pero las partículas más pequeñas de materia sí pueden hacerlo.

Estos efectos cuánticos misteriosos han sido tradicionalmente estudiados y observados solo bajo las condiciones estrictamente controladas de un laboratorio de física. Es decir, hasta que algunos científicos sugirieron que tal rareza también existe en sistemas biológicos húmedos y empapados.

En los últimos años, esta hipótesis ha ganado más y más apoyo, con un nuevo estudio detallado en la revista Science, que sugiere que las plantas pueden confiar en la física para sobrevivir. [Los 9 mayores misterios sin resolver en la física]

El camino más eficiente.

Las plantas pueden captar tanto como el 95 por ciento de la luz solar que absorben, convirtiendo instantáneamente esta energía solar en energía química, en una millonésima de mil millonésima de segundo, en un proceso llamado fotosíntesis.

El nuevo estudio de Science sobre bacterias púrpuras, que también hace la fotosíntesis, da más apoyo a la idea de que las plantas usan la mecánica cuántica para lograr esta eficiencia casi perfecta. Un truco de física cuántica llamado coherencia, sugieren los investigadores, ayuda a la energía de las partículas elementales de luz, llamadas fotones, a encontrar el camino más eficiente al llamado centro de reacción de una planta (o bacteria púrpura), donde la energía de la luz alimenta el Reacción que produce hidratos de carbono.

En un sistema físico, la coherencia se puede ilustrar con un par de péndulos que transfieren continuamente energía de uno a otro, hacia atrás y hacia adelante, en un modo cíclico coherente.

Cuando un fotón excita las moléculas dentro de una célula, la energía no salta a través del sistema, sino que sigue diferentes rutas de energía a la vez, al mismo tiempo busca la forma más eficiente de ingresar al centro de reacción donde se produce la reacción química.

Esto se conoce como el principio cuántico de superposición, o estar en muchos lugares diferentes al mismo tiempo.

Efectos cuánticos en la naturaleza.

Se ha sospechado y experimentado con la coherencia en sistemas vivos antes, cuando los investigadores dispararon pulsos de láser extremadamente cortos pero intensos a múltiples moléculas de un organismo fotosintético, una bacteria púrpura llamada Rhodopseudomonas acidophila eso aplica exactamente los mismos principios de la recolección de luz para sobrevivir como lo hacen las plantas, y rastrea el flujo de energía a través de su sistema. [Física retorcida: 7 hallazgos alucinantes]

La última investigación, dirigida por Niek van Hulst, del Instituto de Ciencias Fotónicas en Castelldefels, España, fue un paso más allá.

"Estudios anteriores han realizado experimentos en los que tenían millones de moléculas en el mismo volumen que estaban midiendo", dijo a WordsSideKick.com el coautor del nuevo estudio, Richard Cogdell, de la Universidad de Glasgow.

"Se podían ver los efectos cuánticos, pero eran más bien débiles. Y nunca supimos si fue porque son débiles o porque cada una de las moléculas individuales estaba un poco desfasadas entre sí, por lo que interfirieron de una manera que usted no detectó. Ver las coherencias del comportamiento cuántico ".

Para las nuevas pruebas, los científicos utilizaron nuevamente bacterias púrpuras, pero esta vez el láser disparó a una sola molécula en lugar de usar muchas moléculas a la vez.

Los complejos de captación de luz de las bacterias están dispuestos en un patrón de anillos adyacentes, o moléculas que forman un complejo de captación de luz. En el organismo, los anillos se amontonan, pero los investigadores aislaron anillos individuales y los colocaron fuera de la bacteria, en una superficie. Cuando un fotón entra en contacto con un anillo aislado, parte de él se emite como fluorescencia, una forma de luminiscencia natural, que es esencialmente la transferencia espontánea de energía de un nivel de alta energía a un nivel de energía más bajo.

Los investigadores notaron que la cantidad de fluorescencia no se mantuvo constante: siguió subiendo y bajando, "oscilando entre el estado alto y el estado bajo, que es esta oscilación coherente", dijo Cogdell.

Esa oscilación sugiere que la luz láser pudo encontrar la ruta de energía más eficiente hacia el centro de reacción casi instantáneamente, a pesar de las condiciones altamente variables de un sistema biológico.

"Este tipo de coherencias se han visto antes en sistemas físicos, pero solo a temperaturas muy bajas y condiciones controladas muy bien definidas", dijo Cogdell. "La sorpresa es que puedes ver estos efectos en sistemas biológicos húmedos y desordenados a temperatura ambiente. Ese es el hallazgo notable, que puedes encontrarlo en biología".

Greg engel, un profesor de química en la Universidad de Chicago, que no participó en el estudio, dijo a WordsSideKick.com que el elemento más emocionante de la investigación fue "abrir la cortina" y aprender cómo funciona realmente la transferencia de energía fotosintética. "Los autores nos apuntan hacia nuevos principios de diseño para controlar el flujo de energía a través de sistemas moleculares", dijo Engel.

Una vez que está claro qué factores afectan la frecuencia de la coherencia y si es posible variarla, los hallazgos podrían conducir a aumentar la eficiencia del proceso de recolección de luz, dijo Cogdell.

Y ese logro podría allanar el camino a células fotovoltaicas mucho más eficientes para generar electricidad, con la ayuda de la fotosíntesis artificial, imitando el proceso extra-eficiente que posiblemente ocurra en cada una de las tiernas hojas verdes.

Sigue a Katia Moskvitch en Gorjeo @SciTech_Cat. Síguenos @wordssidekick, Facebook & Google+. Artículo original en WordsSideKick.com.


Suplemento De Vídeo: La ciencia demuestra que las personas absorben energía de otras personas | VM Granmisterio.




Investigación


Hechos De Dios: ¿Por Qué Un Rayo Golpea Símbolos Religiosos?
Hechos De Dios: ¿Por Qué Un Rayo Golpea Símbolos Religiosos?

¿Qué Es La Melaza?
¿Qué Es La Melaza?

Noticias De Ciencia


¿Las Computadoras Superarán A Los Humanos En Capacidad Intelectual?
¿Las Computadoras Superarán A Los Humanos En Capacidad Intelectual?

4 Cosas Que Debes Saber Sobre La Temporada De Tornados
4 Cosas Que Debes Saber Sobre La Temporada De Tornados

El Universo Puede Haber Perdido La Materia Oscura
El Universo Puede Haber Perdido La Materia Oscura "Inestable"

Isla En Peligro Por El Mar En Aumento Batallas Naturaleza Y Humanos
Isla En Peligro Por El Mar En Aumento Batallas Naturaleza Y Humanos

Estudio Revela 10 Comportamientos De Oficina Más Terribles
Estudio Revela 10 Comportamientos De Oficina Más Terribles


ES.WordsSideKick.com
Reservados Todos Los Derechos!
La Reproducción De Cualquier Permitió Sólo Prostanovkoy Enlace Activo Al Sitio ES.WordsSideKick.com

© 2005–2019 ES.WordsSideKick.com