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

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

O físico teórico iraquiano-britânico Jim Al Khalili levantou a questãosportbetbet2015 com uma pergunta durante uma palestra: "E se o mundo quântico desempenhasse um papel importante no funcionamentosportbetbetuma 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 criaçãosportbetbetnovos medicamentos ou melhorias na computação quântica.

"De certa forma estamos resolvendo um mistério importante", disse Vladimiro Mujica, químico da Universidade Central da Venezuela e doutorsportbetbetQuímica Quântica pela UniversidadesportbetbetUppsala, na Suécia.

Recentemente, a Arizona State University, nos Estados Unidos, onde Mujica trabalha atualmente, recebeu uma bolsasportbetbetUS$ 1 milhão da Keck Foundationsportbetbetconjunto com a Universidade da CalifórniasportbetbetLos Angeles e a Northwestern UniversitysportbetbetChicago. 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 principalmentesportbetbetdois ramos que estudam a relatividade e o mundo quântico. O primeiro estuda campos como o movimentosportbetbetgaláxias 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, serviçosportbetbetespanhol 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 precisamsportbetbet"estabilidade", algo que os cientistas conhecem como coerênciasportbetbetondas.

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 dentrosportbetbetprocessos biológicos.

'Não trivial'

Já se sabe que a matéria é compostasportbetbetpartículas. 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 transferênciasportbetbetelétrons nas moléculas.

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

Mas as plantas não têm fiosportbetbetcobre. Na verdade, a biologia tem condutores "terríveis"sportbetbetenergia, nas palavrassportbetbetMujica, 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 chamadosportbetbettunelamento.

Um exemplo: se temos uma bolasportbetbettênissportbetbetum ladosportbetbetuma quadra e temos que fazê-la passar para o outro lado, bastaria jogá-lasportbetbetuma 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 -sportbetbetmodo contrário, bateria na barreira. É assim que a física clássica funciona.

Mas é diferente na física quântica. Se a bolasportbetbettênis fosse realmente um elétron, há uma maneirasportbetbeto elétron passar pela parede e não sobre ela. E isso acontece porque as partículas se movem na formasportbetbetondas.

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 quantidadesportbetbetenergia possível.

Os cientistas chamam esses tipossportbetbeteventossportbetbet"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 direçãosportbetbetque a partícula gira, algo conhecido como spin. E todos esses efeitos agemsportbetbetmaneiras diferentessportbetbetdistintos estágios dos processos biológicos.

Por exemplo, a fotossíntese consistesportbetbettrês 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 estadosportbetbetmaior energia, viajando pelas moléculas e com base no efeito túnel.

Finalmente, o elétron é usado para uma reação química que resulta na liberaçãosportbetbetoxigênio. 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 girandosportbetbetseu 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 tentarsportbetbetoutra 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 andasportbetbetmãos dadas com o quiral.

"Então agora você tem um mecanismo privilegiado que protege o transportesportbetbetqualquer 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 síntesesportbetbetproteínas, à forma como os organismos respiram ou à conexão entre os neurônios.

Mesmosportbetbetmutações, transformações do material genético que ocorrem pela mudança aleatóriasportbetbetuma moléculasportbetbetnosso corpo.

Diferentes aplicações

Mas para que serve tudo isso? Teria alguma utilidadesportbetbetaplicações 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 cercasportbetbetuma 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 temsportbetbetnos ajudar a entender como funcionam os processos biológicos muito importantes que tornam a vida possível.

Portanto, não se trata tantosportbetbetprocurar outros planetas, mas tambémsportbetbetdar uma olhada profundasportbetbetnós mesmos.

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