O que é a biologia quântica, ramo da ciência que pode revelar por que estamos vivos:maquinas caça niqueis

Mas há um ramo menos explorado que não nos obriga a ir muito longe para entender do que se trata. Na verdade, está aqui,maquinas caça niqueisnosso planeta, entre nós.

O físico teórico iraquiano-britânico Jim Al Khalili levantou a questãomaquinas caça niqueis2015 com uma pergunta durante uma palestra: "E se o mundo quântico desempenhasse um papel importante no funcionamentomaquinas caça niqueisuma célula viva?"

Algo tão pequeno pode nos ajudar a entender por que estamos vivos?

Por muitos anos, a comunidade científica foi direta: a biologia era uma ciência tão complexa que não tinha nada a ver com o mundo quântico.

Hoje, essa ideia é vista como equivocada. Na verdade, a mecânica quântica desempenha um papel tão importante nos processos biológicos que é vital para a fotossíntese das plantas ou a respiração celular.

Este ramo da ciência é conhecido como biologia quântica.

E entendê-lo abriria as portas para inúmeras respostas e processos que ainda não entendemos completamente, desde compreender como funcionam as mutações até a criaçãomaquinas caça niqueisnovos medicamentos ou melhorias na computação quântica.

"De certa forma estamos resolvendo um mistério importante", disse Vladimiro Mujica, químico da Universidade Central da Venezuela e doutormaquinas caça niqueisQuímica Quântica pela Universidademaquinas caça niqueisUppsala, na Suécia.

Recentemente, a Arizona State University, nos Estados Unidos, onde Mujica trabalha atualmente, recebeu uma bolsamaquinas caça niqueisUS$ 1 milhão da Keck Foundationmaquinas caça niqueisconjunto com a Universidade da Califórniamaquinas caça niqueisLos Angeles e a Northwestern Universitymaquinas caça niqueisChicago. O objetivo é estudar biologia quântica pelos próximos três anos.

A ideia é entender ao máximo o alcance desse ramo, que está revolucionando a forma como entendemos a relação entre os processos quânticos e a própria vida.

Mas o que é biologia quântica?

Para responder à pergunta, vamos começar pela mecânica quântica:

A física moderna se baseia principalmentemaquinas caça niqueisdois ramos que estudam a relatividade e o mundo quântico. O primeiro estuda campos como o movimentomaquinas caça niqueisgaláxias e planetas; já segundo tenta explicar os sistemas atômicos e subatômicos que são tão pequenos que não podemos vê-los a olho nu.

Um mundo gigante e um mundo pequeno.

O lado óbvio é que química, biologia e bioquímica fazem parte desse universo. E essa matéria é composta por átomos e moléculas.

Então, se a física quântica estuda esse mundo atômico, também estaria descrevendo a biologia, certo?

"Os processos biológicos são na verdade sistemas quânticos porque a física (quântica) descreve o comportamento da matéria no nível microscópico", explica Mujica à BBC News Mundo, serviçomaquinas caça niqueisespanhol da BBC.

Essa é uma conclusão que parece muito simples. Mas nem sempre foi tão óbvio.

E há uma razão convincente: os processos biológicos são realmente muito complexos. Por outro lado, os sistemas quânticos precisammaquinas caça niqueis"estabilidade", algo que os cientistas conhecem como coerênciamaquinas caça niqueisondas.

A conclusão da comunidade científica é que os processos biológicos eram tão "ruidosos" que não tinham essa estabilidade. Basicamente, eles destruíram a coerência.

Foi por isso que, ao longo do século 20, os cientistas separaram a mecânica quântica da biologia. Eles não deram muito interesse ao tema.

Mas talvez estivesse faltando algo que os cientistas não entendiam bem ou que não se encaixava. Talvez houvesse um método onde tudo isso fosse aplicado dentromaquinas caça niqueisprocessos biológicos.

'Não trivial'

Já se sabe que a matéria é compostamaquinas caça niqueispartículas. Alguns são prótons e nêutrons, e outros são conhecidos como partículas elementares, como elétrons e fótons.

Essas partículas funcionam no nível biológico. Por exemplo, a fotossíntese nas plantas é impulsionada pela transferênciamaquinas caça niqueiselétrons nas moléculas.

Mas há um problema aqui: como esse elétron viaja? Se tivéssemos uma lâmpada, o elétron passaria por um fiomaquinas caça niqueiscobre que fica muito quente e faz com que a luz "acenda".

Mas as plantas não têm fiomaquinas caça niqueiscobre. Na verdade, a biologia tem condutores "terríveis"maquinas caça niqueisenergia, nas palavrasmaquinas caça niqueisMujica, e aumentar a temperatura abruptamente faria a célula simplesmente morrer.

Então o elétron precisaria daquela coisa que os cientistas não entendiam. Um processo que era simples e não exigia muita energia para permitir que a partícula viajasse sem matar a célula.

Esse processo realmente existe e é chamadomaquinas caça niqueistunelamento.

Um exemplo: se temos uma bolamaquinas caça niqueistênismaquinas caça niqueisum ladomaquinas caça niqueisuma quadra e temos que fazê-la passar para o outro lado, bastaria jogá-lamaquinas caça niqueisuma ponta a outra.

Mas se a quadra tivesse um muro muito alto no meio, então a bola teria que ser lançada muito alto e por cima do muro -maquinas caça niqueismodo contrário, bateria na barreira. É assim que a física clássica funciona.

Mas é diferente na física quântica. Se a bolamaquinas caça niqueistênis fosse realmente um elétron, há uma maneiramaquinas caça niqueiso elétron passar pela parede e não sobre ela. E isso acontece porque as partículas se movem na formamaquinas caça niqueisondas.

O efeito túnel é como " abrir um buraco na parede e passar por ele". E a vantagem é que esse processo é tão simples e eficaz que é utilizado por sistemas biológicos para usar a menor quantidademaquinas caça niqueisenergia possível.

Os cientistas chamam esses tiposmaquinas caça niqueiseventosmaquinas caça niqueis"não triviais". É basicamente como a mecânica quântica altera os processos biológicos.

Não é algo novo, porém. Físicos como o austríaco Erwin Schrödinger já haviam abordado esse e outros tópicos da física quântica na primeira metade do século 20, lançando as bases para que outros cientistas fizessem novas descobertas.

Processos diferentes

Mas o efeito túnel não é o único mecanismo quântico que atua dentro dos processos biológicos.

Existem outros, como a direçãomaquinas caça niqueisque a partícula gira, algo conhecido como spin. E todos esses efeitos agemmaquinas caça niqueismaneiras diferentesmaquinas caça niqueisdistintos estágios dos processos biológicos.

Por exemplo, a fotossíntese consistemaquinas caça niqueistrês etapas. A primeira é a captura do fóton (a partícula portadora da radiação eletromagnética, como a luz solar) pela planta.

A segunda é quando os elétrons absorvem a energia dos fótons e passam para um estadomaquinas caça niqueismaior energia, viajando pelas moléculas e com base no efeito túnel.

Finalmente, o elétron é usado para uma reação química que resulta na liberaçãomaquinas caça niqueisoxigênio. E é isso que permite que animais e seres humanos respirem.

Em todas essas etapas, a mecânica quântica está presente.

Mas agora imagine que o elétron esteja girandomaquinas caça niqueisseu próprio eixo (spin), e esse movimento pode ser para a direita ou para a esquerda. Dependendo da direção do spin, o elétron passará ou não pelo túnel.

Para simplificar, pense nisso como um parafuso, que quando inserido no buraco só pode ser parafusado na direção certa. Mas se você tentarmaquinas caça niqueisoutra maneira, isso não acontece ou você o danifica.

Isso é o que se conhece como quiralidade, do grego kheir, que significa mão. Quando um objeto é quiral, tem outro que é o seu reflexo, como a mão direita com a esquerda.

Isso significa que o spin andamaquinas caça niqueismãos dadas com o quiral.

"Então agora você tem um mecanismo privilegiado que protege o transportemaquinas caça niqueisqualquer ruído externo. Por isso, um efeito que não era para ser importante, agora é", resume Mujica.

Entender esse processo é muito importante para a ciência. Sabe-se agora que tunelamento, spin e quiralidade estão relacionados não apenas à fotossíntese, mas também à síntesemaquinas caça niqueisproteínas, à forma como os organismos respiram ou à conexão entre os neurônios.

Mesmomaquinas caça niqueismutações, transformações do material genético que ocorrem pela mudança aleatóriamaquinas caça niqueisuma moléculamaquinas caça niqueisnosso corpo.

Diferentes aplicações

Mas para que serve tudo isso? Teria alguma utilidademaquinas caça niqueisaplicações do mundo visível?

Por ora, os cientistas estão apenas tentando entender a verdadeira dimensão da biologia quântica. Afinal, durante muito tempo ela foi considerada sem importância. Há cercamaquinas caça niqueisuma década é que este campo da ciência começou a emergir novamente.

Um ramo que pode se beneficiar é a farmacologia, onde a quiralidade desempenha um papel importante.

Outra é a computação quântica. "No ponto onde estamos, vamos tentar encontrar bons sistemas para fazer o processamento quântico", diz Mujica. "Já existem computadores quânticos, mas são muito limitados. São brinquedos muito avançados e extremamente caros", acrescenta.

O que agora é evidente é o papel crucial que a física quântica temmaquinas caça niqueisnos ajudar a entender como funcionam os processos biológicos muito importantes que tornam a vida possível.

Portanto, não se trata tantomaquinas caça niqueisprocurar outros planetas, mas tambémmaquinas caça niqueisdar uma olhada profundamaquinas caça niqueisnós mesmos.

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