زیست شناسی کوانتمی

نوشته :محمد رضا خزاعی

دانش زیست شناسی در چند دهه اخیر مدام به سمت جزئی تر شدن پیش رفته است. در قرن گذشته، ابتدا زیست شناسی سلولی ایجاد شد. پس از آن زیست شناسی مولکولی پدید آمد و اینک زیست شناسی کوانتمی در حال شکل گیری است. شاید بتوان زیست شناسی کوانتمی را شاخه ای از علم بیوفیزیک دانست اما از آنجا که این علم به بررسی پدیده های کوانتمی در سلولها می پردازد، تاحدودی در قلمرو زیست شناسی سلولی قرار میگیرد.


واکنشهای هسته ای در سلولها
آیا ممکن است در سلولها نیز واکنشهای هسته ای روی دهد؟ وان هرزیل اولین بار این پرسش را مطرح کرد. ولی مورد تمسخر جامعه علمی قرار گرفت. وان هرزیل، برای پرورش گیاهانش بجاط خاکاز محلولهای غذایی که مواد موجود در آن قابل اندازه گیری بود استفاده کرد وی دریافت که در خاکستر این گیاهان، عناصری وجود دارد که در محیط کشت گیاه نبوده است. ام برنگر ، از دانشگاه پلی تکنیک پاریس نیز این آزمایش را با ابزار پیشرفته تر و دقیتر انجام داده و نتایج مشابهی بدست آورده است.او این آزمایش ها را صدها بار تکرار کرده است. وی برای این منظور تعداد زیادی بذر را در آب دوبار تقطیر شده حاوی فسفر و کلسیم کشت داد و سپس متوجه شد که میزان تاسیم در گیاهان کشت یافته به میزان ۱۰٪ افزایش داشته و کاهش قابل توجهی نیز در محتوای فسفر آنها بوقوع پیوسته.
برنگر در قسمت بحث مقاله خود میگوید : احتمالا تحت برخی شرایط سلولهای گیاهی قادر خواهند بود عناصری که در محیط رشدشان وجود ندارد را از عناصر موجود بسازند.

نتایج مشابه بسیاری در این زمینه موجود میباشد: هنری اسندلر نوعی تک سلولی گیاهی (جلبک تک سلولی) یافته است که میتواند ید بسازد، سلولهای نوعی ماهی بنام گول ، میتوانند کلرید سدیم را به کلرید تاسیم تبدیل کنند (جولین و همکاران۱۹۹۵)و نوعی باکتری میتواند گوگرد را به فسفر تبدیل کند و.....

لویس کراون بخاطر تحقیقاتش در این زمینه نامزد جایزه نوبل شده است. کراون و سالمون گلدفن توانسته اند برای بسیاری از این واکنشهای هسته ای ، مکانیسمهای قابل قبولی ارائه کنند. برطبق این مکانیسم ها، میزان زیاد یون هیدروژن در فضای بین دو غشاء میتوکندری به همراه مقدار زیاد Mg-ATP در ماتریکس میتوکندری میتواند یک جریان الکتریکی متناوب با اخاتاف پتانسیل بسیار بالا تولید کند. این جریان الکتریکی قوی یتواند بعنوان یک شتابدهنده برای هسته های پروتون (یون های هیدروژن) عمل کند و آنها را باسرعتی به اندازه سرعت نور به سمت هسته دیگر عناصر موجود در سلول شلیک کند. هنگامی که دیگر هسته ها توسط پروتونها بمباران میشوند به عناصر دیگر تبدیل میشوند.

اما پرسش مهم این است که آیا میتوان آینده ای را برای خود ترسیم کنیم که چند گیاه در منزل ما کار یک راکتور هسته ای را انجام دهند و انرژی مورد نیاز ما ما را تامین کنند؟ آیا میتوان سرانجام جایگزین مناسبی برای سوختهای فسیلی پیدا کرد؟