Neue Studien lassen vermuten: Pflanzen erhalten ihre Energie durch Quantenverschränkung

“Neue Experimente/Studien legen die Vermutung nahe, dass Pflanzen ihre Energie durch Quantenverschränkungen erhalten.”

Biophysiker theoretisieren, dass Pflanzen bei der Photosynthese in die unheimliche Welt der Quantenverschränkung hineintippen. Aber die Beweise sind bis heute rein zufälliger Art. Jetzt haben die Wissenschaftler ein Merkmal von Pflanzen, die nicht durch die klassische Physik allein erklärt werden kann, entdeckt.

Die Tatsache, dass biologische Systeme Quanteneffekte ausnutzen können, ist ganz erstaunlich. Sie sind in gewisser Weise wie Mini-Quantencomputer, scannen alle mögliche Optionen, um die effizientesten Wege oder Lösungen zu wählen. Für Pflanzen bedeutet dies, die Möglichkeit aus vorhandener Energie das Beste herauszuholen.

Good Vibrations

Aber damit es funktioniert, benötigen Pflanzen die Fähigkeit, in Harmonie mit der wilden, verrückten und extrem kleinen Welt der Quantenphänomene zu arbeiten. Die laufende Theorie ist, dass Pflanzen Lichtsammelmakromoleküle in ihren Zellen haben, und die Energie über Molekülschwingungen übertragen wird – Schwingungen, die keine Entsprechung in der klassischen Physik haben. Die meisten dieser lichtsammelnden Makromoleküle bestehen aus an-Proteinen-gebundene Chromophoren. Diese Makromoleküle führen den ersten Schritt der Photosynthese, durch Erfassung von Sonnenlicht und Energieübertragung, aus. Vorherige Untersuchungen schlugen vor, dass diese Energie auf eine wellenartige Weise übertragen wird. Dieses war ein Verfahren, welches noch von der klassischen Physik erklärt werden konnte.

Die perfekte Quanten-Harmonie

In der neuen Studie jedoch, identifizierten UCL-Forscher eine bestimmte Funktion in biologischen Systemen, die nur durch die Quantenphysik vorhergesagt werden kann. Das Team lernte, dass die Energieübertragung in den Lichtsammelmakromoleküle durch spezifische Schwingungsbewegungen der Chromophoren erleichtert wird.

“Wir fanden heraus, dass die Eigenschaften einiger der Chromophor-Schwingungen, den Energie-Transfer während der Photosynthese unterstützten, was wir niemals mit den klassischen Gesetzen hätten beschreiben können. Und darüber hinaus verbessert dieses nicht-klassische Verhalten die Effizienz der Energieübertragung.” – sagte Betreuerin und Co-Autorin Alexandra Olaya-Castro (Foto) in einer Erklärung

Die fraglichen Schwingungen sind periodische Bewegungen der Atome innerhalb eines Moleküls. Es ist ähnlich, als wenn man ein Objekt bewegt, das an einer Feder befestigt ist. Manchmal entspringt die Energie der zwei schwingenden Chromophoren aus der Energiedifferenz zwischen den elektronischen Übergängen von Chromophoren. Das Ergebnis ist dann ein kohärenter Austausch von einem einzigen Quantum Energie.

“Wenn dies geschieht, befinden sich elektronische und schwingende Freiheitsgrade vorübergehend in einer Überlagerung von Quantenzuständen, ein Feature, das mit der klassischen Physik niemals hätte vorausgesagt werden können.” – erklärte Co-Studienautor Edward O’Reilly.

Mit anderen Worten, Quanteneffekte verbessern die Effizienz der Photosynthese der Pflanzen in einer Weise, die die klassische Physik nicht zulassen würde. Das ist ziemlich abgefahren, wenn Sie mich fragen.

(Ref.: Nature\Open_quantum_system_dynamics)

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