Return to Video

Πώς η Κβαντική Βιολογία μπορεί να εξηγήσει τα μεγάλα ερωτήματα της ζωής

  • 0:01 - 0:06
    Θα ήθελα να σας παρουσιάσω
    έναν ανερχόμενο τομέα της επιστήμης,
  • 0:06 - 0:10
    που είναι ακόμα σε πρώιμο στάδιο,
    αλλά έχει τεράστιο ενδιαφέρον
  • 0:10 - 0:12
    και σίγουρα αναπτύσσεται
    με γρήγορους ρυθμούς.
  • 0:13 - 0:17
    Η κβαντική βιολογία
    θέτει ένα πολύ απλό ερώτημα:
  • 0:17 - 0:19
    Παίζει ρόλο η κβαντική μηχανική --
  • 0:19 - 0:22
    αυτή η περίεργη, υπέροχη
    και ισχυρή θεωρία
  • 0:22 - 0:25
    του υποατομικού κόσμου
    των ατόμων και των μορίων
  • 0:25 - 0:28
    που διέπει σε μεγάλο βαθμό
    τη σύγχρονη φυσική και χημεία --
  • 0:28 - 0:32
    και μέσα στο ζωντανό κύτταρο;
  • 0:32 - 0:36
    Δηλαδή: Υπάρχουν διεργασίες,
    μηχανισμοί, φαινόμενα
  • 0:36 - 0:40
    σε ζωντανούς οργανισμούς
    που μπορούμε να εξηγήσουμε μόνο
  • 0:40 - 0:43
    με τη βοήθεια
    της κβαντικής μηχανικής;
  • 0:43 - 0:45
    Η κβαντική βιολογία δεν
    είναι κάτι νέο.
  • 0:45 - 0:48
    Υπάρχει από τις αρχές
    της δεκαετίας του '30.
  • 0:48 - 0:52
    Αλλά μόλις την τελευταία δεκαετία περίπου
    επιμελή πειράματα --
  • 0:52 - 0:55
    σε εργαστήρια βιοχημείας,
    με τη χρήση φασματοσκοπίας --
  • 0:55 - 1:02
    έχουν δώσει σαφείς, απτές αποδείξεις
    πως υπάρχουν συγκεκριμένοι μηχανισμοί
  • 1:02 - 1:05
    που μπορούμε να εξηγήσουμε
    με την κβαντική μηχανική.
  • 1:06 - 1:09
    Η κβαντική βιολογία ενώνει
    φυσικούς κβαντικής μηχανικής, βιοχημικούς,
  • 1:09 - 1:13
    μοριακούς βιολόγους --
    είναι πολύ διεπιστημονική.
  • 1:13 - 1:17
    Προέρχομαι από την κβαντική φυσική,
    άρα είμαι πυρηνικός φυσικός.
  • 1:17 - 1:19
    Έχω περάσει πάνω από τρεις δεκαετίες
  • 1:19 - 1:22
    προσπαθώντας να καταλάβω
    την κβαντική μηχανική.
  • 1:22 - 1:24
    Ο Νιλς Μπορ, από τους πατέρες
    της κβαντικής μηχανικής,
  • 1:24 - 1:28
    είπε: «Αν δε σας εκπλήσσει,
    τότε δεν την έχετε καταλάβει».
  • 1:28 - 1:31
    Έτσι, νιώθω χαρούμενος
    που εξακολουθεί να με εκπλήσσει.
  • 1:31 - 1:33
    Είναι κάτι καλό.
  • 1:33 - 1:40
    Αλλά σημαίνει ότι μελετώ
    τις μικρότερες δομές στο σύμπαν --
  • 1:40 - 1:42
    τα δομικά στοιχεία της πραγματικότητας.
  • 1:42 - 1:45
    Αν σκεφτούμε την κλίμακα μεγέθους,
  • 1:45 - 1:48
    ξεκινήσουμε με κάτι καθημερινό
    όπως ένα μπαλάκι του τένις,
  • 1:48 - 1:51
    και κατέβουμε τις τάξεις
    μεγέθους --
  • 1:51 - 1:56
    από το μάτι μιας βελόνας σε ένα κύτταρο,
    σε ένα βακτήριο, σε ένα ένζυμο --
  • 1:56 - 1:58
    τελικά φτάνουμε στον νανόκοσμο.
  • 1:58 - 2:00
    Τον όρο νανοτεχνολογία
    ίσως τον έχετε ακούσει.
  • 2:01 - 2:04
    Ένα νανόμετρο είναι ένα
    δισεκατομμυριοστό του μέτρου.
  • 2:05 - 2:09
    Ο τομέας μου είναι ο πυρήνας του ατόμου,
    η μικρή κουκκίδα μέσα στο άτομο.
  • 2:09 - 2:11
    Είναι ακόμα μικρότερη σε κλίμακα.
  • 2:11 - 2:13
    Είναι ο χώρος της κβαντικής μηχανικής,
  • 2:13 - 2:15
    που φυσικοί και χημικοί
    έκαναν πολύ καιρό
  • 2:15 - 2:17
    να συνηθίσουν.
  • 2:17 - 2:22
    Οι βιολόγοι, από την άλλη,
    φαίνεται ότι το πήραν πιο ελαφρά.
  • 2:22 - 2:26
    Είναι ικανοποιημένοι με τα μοντέλα μορίων
    από μπάλες και ξυλάκια.
  • 2:26 - 2:28
    (Γέλια)
  • 2:28 - 2:31
    Οι μπάλες είναι τα άτομα, τα ξυλάκια
    είναι οι δεσμοί μεταξύ τους.
  • 2:31 - 2:33
    Όταν δεν μπορούν να τα φτιάξουν
    στο εργαστήριο,
  • 2:33 - 2:36
    έχουν πλέον πολύ ισχυρούς
    υπολογιστές
  • 2:36 - 2:38
    που θα προσομοιώσουν
    ένα τεράστιο μόριο.
  • 2:38 - 2:41
    Αυτή είναι μια πρωτεΐνη
    αποτελούμενη από 100.000 άτομα.
  • 2:42 - 2:46
    Δεν απαιτεί ιδιαίτερες γνώσεις
    στην κβαντική μηχανική για να ερμηνευτεί.
  • 2:48 - 2:51
    Η κβαντική μηχανική αναπτύχθηκε
    τη δεκαετία του '20.
  • 2:51 - 2:58
    Είναι ένα σύνολο όμορφων και ισχυρών
    μαθηματικών κανόνων και ιδεών
  • 2:58 - 3:00
    που εξηγούν τον μικρόκοσμο.
  • 3:01 - 3:04
    Είναι ένας κόσμος πολύ διαφορετικός
    από τον καθημερινό μας κόσμο,
  • 3:04 - 3:05
    που έχει τρισεκατομύρια άτομα.
  • 3:05 - 3:09
    Ένας κόσμος χτισμένος
    στην πιθανότητα και την τύχη.
  • 3:10 - 3:11
    Είναι ένας ασαφής κόσμος.
  • 3:11 - 3:13
    Ένας κόσμος φαντασμάτων,
  • 3:13 - 3:16
    όπου τα σωματίδια συμπεριφέρονται
    και ως απλωμένα κύματα.
  • 3:18 - 3:21
    Αν φανταστούμε την κβαντική μηχανική
    ή την κβαντική φυσική
  • 3:21 - 3:26
    ως τη θεμελιώδη βάση
    της ίδιας της πραγματικότητας,
  • 3:26 - 3:28
    δε θα ήταν παράδοξο να πούμε ότι
  • 3:28 - 3:30
    η κβαντική φυσική είναι
    η βάση της οργανικής χημείας.
  • 3:30 - 3:33
    Άλλωστε, μας δίνει
    τους κανόνες που μας λένε
  • 3:33 - 3:35
    πώς τα άτομα συνδέονται
    και κάνουν οργανικά μόρια.
  • 3:35 - 3:39
    Η οργανική χημεία, κλιμακωμένη
    σε πολυπλοκότητα,
  • 3:39 - 3:42
    μας δίνει τη μοριακή βιολογία,
    που φυσικά οδηγεί στην ίδια τη ζωή.
  • 3:42 - 3:44
    Έτσι, δεν προκαλεί έκπληξη.
  • 3:44 - 3:45
    Είναι σχεδόν μηδαμινό.
  • 3:45 - 3:50
    Λένε: «Φυσικά, η ζωή πρέπει τελικά
    να εξαρτάται από την κβαντική μηχανική».
  • 3:50 - 3:53
    Αλλά το ίδιο ισχύει για τα πάντα.
  • 3:53 - 3:56
    Για όλη την άψυχη ύλη, που
    απαρτίζεται από τρισεκατομμύρια άτομα.
  • 3:57 - 4:01
    Τελικά, υπάρχει ένα κβαντικό επίπεδο
  • 4:01 - 4:04
    όπου πρέπει να εμβαθύνουμε
    αυτό το παράδοξο.
  • 4:04 - 4:06
    Αλλά στην καθημερινότητα,
    μπορούμε να το ξεχάσουμε.
  • 4:06 - 4:10
    Γιατί μόλις συγκεντρώσεις
    τρισεκατομμύρια άτομα,
  • 4:10 - 4:12
    αυτό το κβαντικό παράδοξο
    διαλύεται.
  • 4:15 - 4:18
    Η κβαντική βιολογία δεν έχει σχέση με αυτό
  • 4:18 - 4:20
    Δεν είναι τόσο προφανής.
  • 4:20 - 4:25
    Φυσικά η κβαντική μηχανική είναι η βάση
    της ζωής σε κάποιο μοριακό επίπεδο.
  • 4:25 - 4:31
    Η κβαντική βιολογία έχει να κάνει με
    την αναζήτηση των μη τετριμμένων,
  • 4:31 - 4:36
    των αντιφατικών ιδεών
    της κβαντικής μηχανικής
  • 4:36 - 4:39
    και εξετάζει αν πραγματικά
    παίζει σημαντικό ρόλο
  • 4:39 - 4:41
    στην περιγραφή των διαδικασιών της ζωής.
  • 4:43 - 4:48
    Αυτό είναι το τέλειο παράδειγμα
    της αντιφατικότητας
  • 4:48 - 4:49
    του κβαντικού κόσμου.
  • 4:49 - 4:51
    Αυτός ο κβαντικός σκιέρ,
  • 4:51 - 4:53
    φαίνεται να είναι καλά,
    να είναι εντελώς υγιής,
  • 4:53 - 4:57
    αλλά μοιάζει να έχει περάσει και από τις
    δύο πλευρές του δέντρου ταυτόχρονα.
  • 4:57 - 4:59
    Βλέπετε, αν δείτε τέτοια ίχνη
  • 4:59 - 5:01
    θα πιστέψετε ότι πρόκειται
    για κάποιο ακροβατικό.
  • 5:01 - 5:04
    Αλλά στον κόσμο των κβάντων,
    αυτό συμβαίνει συνέχεια.
  • 5:05 - 5:08
    Τα σωματίδια μπορούν να είναι
    σε δύο μέρη ταυτόχρονα.
  • 5:08 - 5:10
    Μπορούν να κάνουν πολλά πράγματα
    την ίδια στιγμή.
  • 5:10 - 5:13
    Μπορούν να συμπεριφέρονται
    σαν απλωμένα κύματα.
  • 5:13 - 5:15
    Είναι σχεδόν σαν μαγεία.
  • 5:16 - 5:18
    Οι φυσικοί και οι χημικοί
    εδώ και έναν αιώνα περίπου
  • 5:18 - 5:21
    προσπαθούν να συνηθίσουν αυτήν
    την ιδιομορφία.
  • 5:21 - 5:23
    Δε λέω ότι φταίνε
    οι βιολόγοι
  • 5:23 - 5:25
    που δεν μπορούν ή δε θέλουν
    να μάθουν κβαντική μηχανική.
  • 5:25 - 5:29
    Βλέπετε, αυτή η ιδιομορφία είναι
    πολύ εύθραυστη
  • 5:29 - 5:33
    κι εμείς οι φυσικοί δουλεύουμε πολύ σκληρά
    για να τη διατηρήσουμε στα εργαστήριά μας.
  • 5:33 - 5:37
    Ψύχουμε τα συστήματά μας
    για να φτάσουμε κοντά στο απόλυτο μηδέν,
  • 5:37 - 5:39
    κάνουμε τα πειράματά μας στο κενό,
  • 5:39 - 5:43
    προσπαθούμε να τα απομονώσουμε
    από οποιαδήποτε εξωτερική διατάραξη.
  • 5:44 - 5:49
    Μεγάλη η διαφορά από το θερμό, ακατάστατο
    και θορυβώδες περιβάλλον ενός κυττάρου.
  • 5:50 - 5:53
    Η ίδια η βιολογία, αν σκεφτείτε
    τη μοριακή βιολογία,
  • 5:53 - 5:56
    φαίνεται να εξηγεί καλά την περιγραφή
    των βιολογικών διεργασιών της ζωής
  • 5:56 - 5:59
    σε σχέση με τη χημεία --
    τις χημικές αντιδράσεις.
  • 5:59 - 6:04
    Πρόκειται για απλουστευτικές,
    προσδιοριστικές χημικές αντιδράσεις,
  • 6:04 - 6:09
    που δείχνουν ότι η ζωή είναι φτιαγμένη
    από τα ίδια υλικά που υπάρχουν παντού
  • 6:09 - 6:12
    και αν μπορούμε να ξεχνάμε την
    κβαντική μηχανική στον μακρόκοσμο
  • 6:12 - 6:15
    τότε θα πρέπει να μπορούμε
    να την ξεχνάμε και στη βιολογία.
  • 6:16 - 6:19
    Κάποιος διαφώνησε με αυτή την ιδέα.
  • 6:20 - 6:24
    Ο Έρβιν Σρέντινγκερ, γνωστός
    για τη Γάτα του Σρέντινγκερ,
  • 6:24 - 6:25
    ήταν Αυστριακός φυσικός.
  • 6:25 - 6:28
    Ήταν από τους ιδρυτές της κβαντικής
    μηχανικής στη δεκαετία του '20.
  • 6:29 - 6:31
    Το 1944, έγραψε ένα βιβλίο
    με τίτλο «Τι είναι η ζωή;».
  • 6:32 - 6:34
    Το βιβλίο είχε τεράστια επιρροή.
  • 6:34 - 6:36
    Επηρέασε τον Φράνσις Κρικ και
    τον Τζέιμς Γουότσον,
  • 6:36 - 6:39
    που ανακάλυψαν τη διπλή ελικοειδή
    δομή του DNA.
  • 6:39 - 6:43
    Παραφράζοντας μια περιγραφή
    στο βιβλίο, λέει:
  • 6:43 - 6:49
    «Στο μοριακό επίπεδο, οι έμβιοι
    οργανισμοί έχουν συγκεκριμένη τάξη,
  • 6:49 - 6:52
    μια δομή που είναι πολύ διαφορετική
  • 6:52 - 6:57
    από την τυχαία θερμοδυναμική διάταξη
    ατόμων και μορίων
  • 6:57 - 7:01
    στην άβια ύλη
    ίδιας πολυπλοκότητας.
  • 7:02 - 7:07
    Στην ουσία, η έμβια ύλη μοιάζει να
    συμπεριφέρεται έτσι, με μια δομή
  • 7:07 - 7:10
    όπως η άβια ύλη που ψύχεται
    σχεδόν στο απόλυτο μηδέν,
  • 7:10 - 7:13
    όπου τα κβαντικά φαινόμενα
    παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο.
  • 7:14 - 7:18
    Υπάρχει κάτι ξεχωριστό
    στη δομή -- η τάξη --
  • 7:18 - 7:20
    μέσα σε ένα ζωντανό κύτταρο».
  • 7:20 - 7:25
    Άρα, ο Σρέντινγκερ υπέθεσε ότι ίσως η
    κβαντική μηχανική παίζει ρόλο στη ζωή.
  • 7:26 - 7:30
    Είναι μια πολύ υποθετική,
    φιλόδοξη ιδέα
  • 7:30 - 7:32
    και δεν προχώρησε ιδιαίτερα.
  • 7:34 - 7:35
    Όμως όπως ανέφερα στην αρχή,
  • 7:35 - 7:38
    την τελευταία δεκαετία,
    γίνονται πειράματα,
  • 7:38 - 7:42
    που δείχνουν πού κάποια από αυτά
    τα φαινόμενα της βιολογίας φαίνεται
  • 7:42 - 7:44
    όντως να απαιτούν κβαντική μηχανική.
  • 7:44 - 7:47
    Θέλω να μοιραστώ μαζί σας
    μερικά από τα εξαιρετικά ενδιαφέροντα.
  • 7:48 - 7:52
    Αυτό είναι ένα από τα πλέον γνωστά
    φαινόμενα στον κβαντικό κόσμο,
  • 7:52 - 7:54
    η κβαντική σήραγγα.
  • 7:54 - 7:58
    Το κουτί στα αριστερά δείχνει
    την κυματοειδή, διάσπαρτη κατανομή
  • 7:58 - 8:01
    μιας κβαντικής οντότητας:
    ένα σωματίδιο, πχ ένα ηλεκτρόνιο,
  • 8:01 - 8:05
    που δεν είναι μια μικρή μπάλα
    που αναπηδάει από έναν τοίχο.
  • 8:05 - 8:09
    Είναι ένα κύμα που έχει μια πιθανότητα
    να μπορέσει να διαπεράσει
  • 8:09 - 8:13
    έναν στέρεο τοίχο, σαν ένα φάντασμα
    που περνάει στην άλλη πλευρά.
  • 8:13 - 8:17
    Μπορείτε να δείτε μια αμυδρή κηλίδα
    φωτός στο δεξί κουτί.
  • 8:18 - 8:22
    Η κβαντική σήραγγα δείχνει ότι αν ένα
    σωματίδιο χτυπήσει ένα αδιαπέραστο εμπόδιο
  • 8:22 - 8:25
    μπορεί, ως δια μαγείας,
  • 8:25 - 8:27
    να χαθεί από μια πλευρά
    και να εμφανιστεί στην άλλη.
  • 8:28 - 8:32
    Το καλύτερο παράδειγμα είναι όταν θέλετε
    να πετάξετε μια μπάλα πάνω από έναν τοίχο,
  • 8:32 - 8:36
    πρέπει να της δώσετε αρκετή ενέργεια
    για να περάσει από πάνω.
  • 8:36 - 8:39
    Στον κβαντικό κόσμο, δε χρειάζεται
    να την πετάξετε από πάνω,
  • 8:39 - 8:42
    αλλά να την πετάξετε στον τοίχο
    και υπάρχει μια μη-μηδενική πιθανότητα
  • 8:42 - 8:45
    να εξαφανιστεί από τη δική σας πλευρά
    και να εμφανιστεί στην άλλη.
  • 8:45 - 8:47
    Παρεμπιπτόντως, δεν πρόκειται για υπόθεση.
  • 8:47 - 8:50
    Είμαστε ευτυχείς -- «ευτυχείς»
    δεν είναι η κατάλληλη λέξη --
  • 8:51 - 8:53
    (Γέλια)
  • 8:53 - 8:54
    που είναι κάτι που γνωρίζουμε.
  • 8:54 - 8:57
    (Γέλια)
  • 8:57 - 8:59
    Η κβαντική σήραγγα
    λαμβάνει χώρα συνέχεια.
  • 8:59 - 9:02
    Στην ουσία, είναι ο λόγος
    που λάμπει ο Ήλιος μας.
  • 9:03 - 9:04
    Το σωματίδια συγχωνεύονται
  • 9:04 - 9:08
    και ο Ήλιος μετατρέπει το υδρογόνο
    σε ήλιο μέσω της κβαντικής σήραγγας.
  • 9:09 - 9:15
    Τις δεκαετίες του '70 και '80, ανακαλύφθηκε
    ότι η κβαντική σήραγγα συμβαίνει επίσης
  • 9:15 - 9:16
    μέσα στα ζωντανά κύτταρα.
  • 9:16 - 9:23
    Τα ένζυμα, αυτοί οι εργάτες της ζωής,
    οι καταλύτες των χημικών αντιδράσεων --
  • 9:23 - 9:27
    βιομόρια που επιταχύνουν τις
    χημικές αντιδράσεις στα ζωντανά κύτταρα,
  • 9:27 - 9:28
    κατά πάρα πολλές τάξεις μεγέθους.
  • 9:28 - 9:31
    Και πάντα ήταν ένα μυστήριο
    το πώς το κάνουν αυτό.
  • 9:32 - 9:33
    Ανακαλύφθηκε, λοιπόν,
  • 9:33 - 9:38
    ότι ένα από τα κόλπα που έφτασαν
    να χρησιμοποιούν τα ένζυμα
  • 9:38 - 9:43
    είναι η μεταφορά υποατομικών σωματιδίων
    όπως ηλεκτρόνια και πρωτόνια,
  • 9:43 - 9:48
    από ένα μέρος του μορίου στο άλλο
    μέσω της κβαντικής σήραγγας.
  • 9:48 - 9:51
    Είναι αποτελεσματικό και γρήγορο,
    μπορεί να εξαφανιστεί --
  • 9:51 - 9:54
    το πρωτόνιο εξαφανίζεται από ένα
    μέρος και εμφανίζεται σε άλλο.
  • 9:54 - 9:56
    Τα ένζυμα βοηθούν σε αυτό.
  • 9:57 - 9:59
    Πρόκειται για έρευνα που διεξήχθη
    τη δεκαετία του '80,
  • 9:59 - 10:03
    ειδικότερα, από μια ομάδα
    στο Μπέρκλεϊ, της Τζούντιθ Κλίνμαν.
  • 10:03 - 10:06
    Άλλες ομάδες στη Μ. Βρετανία
    έχουν επιβεβαιώσει
  • 10:06 - 10:07
    ότι τα ένζυμα το κάνουν αυτό.
  • 10:09 - 10:12
    Έρευνα έγινε και από την ομάδα μου --
  • 10:12 - 10:14
    όπως σας ανέφερα
    είμαι πυρηνικός φυσικός,
  • 10:14 - 10:17
    αλλά συνειδητοποίησα ότι αυτά
    τα εργαλεία της κβαντικής μηχανικής
  • 10:17 - 10:22
    στους πυρήνες των ατόμων, μπορώ
    να τα εφαρμόζω και αλλού.
  • 10:23 - 10:25
    Ένα ερώτημα που θέσαμε
  • 10:25 - 10:30
    είναι αν η κβαντική σήραγγα
    παίζει ρόλο στις μεταλλάξεις του DNA.
  • 10:30 - 10:34
    Και πάλι, αυτή δεν είναι καινούρια ιδέα.
    Ξεκίνησε τη δεκαετία του '60.
  • 10:34 - 10:36
    Τα δύο στελέχη του DNA,
    η δομή της διπλής έλικας,
  • 10:37 - 10:39
    είναι ενωμένα με σκαλοπάτια.
    Είναι σαν περιστρεφόμενη σκάλα.
  • 10:39 - 10:43
    Και αυτά τα σκαλοπάτια της σκάλας
    είναι οι δεσμοί υδρογόνου --
  • 10:43 - 10:47
    πρωτόνια, που ενεργούν ως η κόλλα
    ανάμεσα στις δύο έλικες.
  • 10:47 - 10:51
    Οπότε αν κάνεις ζουμ, αυτό που κάνουν
    κρατάει αυτά τα μεγάλα μόρια --
  • 10:51 - 10:53
    νουκλεοτίδια -- ενωμένα.
  • 10:54 - 10:55
    Κάνε ζουμ πιο πολύ.
  • 10:55 - 10:57
    Αυτή είναι μια προσομοίωση υπολογιστή.
  • 10:58 - 11:01
    Οι δύο λευκές μπάλες στη μέση
    είναι τα πρωτόνια
  • 11:01 - 11:04
    και βλέπετε ότι είναι
    διπλός δεσμός υδρογόνου.
  • 11:04 - 11:07
    Ο ένας προτιμά να κάθεται στη μία πλευρά,
    ο άλλος, στην άλλη πλευρά
  • 11:07 - 11:12
    των δύο ελίκων των κάθετων γραμμών
    που πάνε κάτω, το οποίο δε βλέπετε.
  • 11:12 - 11:16
    Μπορεί να συμβεί αυτά τα δύο πρωτόνια
    να πηδήξουν πάνω.
  • 11:16 - 11:17
    Δείτε τις δύο άσπρες μπάλες.
  • 11:18 - 11:20
    Μπορούν να πηδήξουν πάνω στην άλλη πλευρά.
  • 11:20 - 11:26
    Αν οι δύο έλικες του DNA τότε χωριστούν,
    κάτι που οδηγεί στην αντιγραφή
  • 11:26 - 11:29
    και τα δύο πρωτόνια είναι σε λάθος θέσεις,
  • 11:29 - 11:31
    αυτό μπορεί να οδηγήσει σε μετάλλαξη.
  • 11:31 - 11:33
    Είναι κάτι γνωστό εδώ και μισό αιώνα.
  • 11:33 - 11:35
    Ερώτηση: Πόσο πιθανό είναι
    να το κάνουν αυτό
  • 11:35 - 11:38
    και αν το κάνουν, πώς το κάνουν;
  • 11:38 - 11:41
    Πηδάνε όπως η μπάλα
    που πάει πάνω από την τοίχο;
  • 11:41 - 11:44
    Ή χρησιμοποιούν την κβαντική σήραγγα
    ακόμη κι αν δεν έχουν πολλή ενέργεια;
  • 11:45 - 11:49
    Οι πρώτες εκτιμήσεις εκτιμούν ότι
    η κβαντική σήραγγα παίζει ρόλο εδώ.
  • 11:49 - 11:51
    Ακόμα δεν ξέρουμε όμως
    πόσο σημαντικός είναι.
  • 11:52 - 11:53
    Είναι ένα ανοιχτό ζήτημα.
  • 11:54 - 11:55
    Είναι θεωρητικό,
  • 11:55 - 11:58
    αλλά είναι ένα από τα πιο
    σημαντικά ζητήματα
  • 11:58 - 12:00
    και αν η κβαντική μηχανική
    επηρεάζει τις μεταλλάξεις
  • 12:01 - 12:03
    σίγουρα αυτό θα έχει μεγάλες επιπτώσεις
  • 12:03 - 12:06
    στην κατανόηση
    συγκεκριμένων τύπων μεταλλάξεων,
  • 12:06 - 12:09
    ίσως ακόμα και αυτών που μετατρέπουν
    ένα κύτταρο σε καρκινογόνο.
  • 12:11 - 12:16
    Άλλο παράδειγμα της κβαντικής μηχανικής
    στη βιολογία είναι η κβαντική συνοχή,
  • 12:16 - 12:18
    σε μία από τις πιο σπουδαίες
    εργασίες στη βιολογία
  • 12:19 - 12:22
    τη φωτοσύνθεση: τα φυτά και τα βακτήρια
    παίρνουν το φως του ήλιου
  • 12:22 - 12:25
    και χρησιμοποιούν την ενέργεια αυτή
    για να φτιάξουν βιομάζα.
  • 12:26 - 12:30
    Η κβαντική συνοχή είναι η ιδέα
    της πολλαπλότητας των κβαντικών οντοτήτων.
  • 12:31 - 12:33
    Είναι ο κβαντικός σκιέρ.
  • 12:33 - 12:35
    Είναι ένα αντικείμενο που συμπεριφέρεται
    σαν κύμα
  • 12:36 - 12:38
    έτσι ώστε να μην κινείται απλά
    σε μία ή έτερη κατεύθυνση,
  • 12:38 - 12:42
    αλλά να μπορεί να ακολουθεί πολλαπλές
    διαδρομές την ίδια στιγμή.
  • 12:43 - 12:47
    Κάποια χρόνια πριν,
    ο κόσμος της επιστήμης σοκαρίστηκε
  • 12:47 - 12:50
    όταν δημοσιεύθηκε ένα κείμενο, το οποίο
    έδειχνε πειραματική απόδειξη
  • 12:50 - 12:54
    ότι η κβαντική συνοχή
    λαμβάνει χώρα μέσα στα βακτήρια,
  • 12:54 - 12:56
    πραγματοποιώντας τη φωτοσύνθεση.
  • 12:56 - 12:59
    Έτσι, το φωτόνιο,
    το σωματίδιο φωτός, το φως του ήλιου,
  • 12:59 - 13:02
    το κβάντο φωτός που δέχεται
    ένα μόριο χλωροφύλλης,
  • 13:02 - 13:05
    μεταφέρεται μετά στο ονομαζόμενο
    ως κέντρο αντίδρασης,
  • 13:05 - 13:07
    όπου μετατρέπεται
    σε χημική ενέργεια.
  • 13:07 - 13:10
    Και για να πάει εκεί,
    δεν ακολουθεί μόνο ένα μονοπάτι.
  • 13:10 - 13:12
    Ακολουθεί πολλαπλές διαδρομές ταυτόχρονα,
  • 13:12 - 13:16
    για να βελτιστοποιήσει το δρόμο
    για να φτάσει το κέντρο αντίδρασης
  • 13:16 - 13:18
    μη διαχεόμενο ως θερμότητα αποβλήτων.
  • 13:19 - 13:23
    Η κβαντική συνοχή λαμβάνει χώρα
    μέσα σε ένα ζωντανό κύτταρο.
  • 13:23 - 13:25
    Μια αξιοσημείωτη ιδέα,
  • 13:25 - 13:31
    ακόμη και απόδειξη που γίνεται όλο και πιο
    γνωστή,
  • 13:31 - 13:33
    που επιβεβαιώνει ότι αυτό
    πράγματι συμβαίνει.
  • 13:34 - 13:38
    Το τρίτο μου και τελευταίο παράδειγμα
    είναι η πιο όμορφη, υπέροχη ιδέα.
  • 13:38 - 13:42
    Είναι επίσης ακόμα πολύ θεωρητικό,
    αλλά πρέπει να το μοιραστώ μαζί σας.
  • 13:42 - 13:47
    Ο κοκκινολαίμης
    μεταναστεύει από τη Σκανδιναβία
  • 13:47 - 13:50
    στη Μεσόγειο, κάθε φθινόπωρο
  • 13:50 - 13:53
    και όπως πολλά άλλα θαλάσσια ζώα,
    ακόμα και έντομα,
  • 13:53 - 13:57
    καθοδηγούνται με την αίσθηση
    του μαγνητικού πεδίου της Γης.
  • 13:59 - 14:01
    Τώρα, το μαγνητικό πεδίο της Γης
    είναι πολύ αδύναμο.
  • 14:01 - 14:04
    Είναι 100 φορές πιο αδύναμο
    από ένα μαγνητάκι ψυγείου,
  • 14:04 - 14:09
    αλλά επηρεάζει τη χημεία
    -- με κάποιον τρόπο -- ενός οργανισμού.
  • 14:10 - 14:14
    Δεν υπάρχει αμφιβολία για αυτό --
    ένα ζευγάρι Γερμανών ορνιθολόγων,
  • 14:14 - 14:18
    ο Βόλφγκανγκ και η Ροσβίθα Βίλτσκο,
    τη δεκαετία του '70, επιβεβαίωσαν ότι
  • 14:18 - 14:22
    ο κοκκινολαίμης βρίσκει το δρόμο του
    με την αίσθηση του μαγνητικού πεδίου,
  • 14:22 - 14:25
    δίνοντάς του κατευθυντήριες πληροφορίες --
    μια ενσωματωμένη πυξίδα.
  • 14:25 - 14:28
    Το αίνιγμα, το μυστήριο ήταν:
    Πώς το κάνει;
  • 14:28 - 14:31
    Λοιπόν, η μόνη θεωρία που υπήρχε --
  • 14:31 - 14:35
    δεν ξέρουμε αν είναι η σωστή,
    αλλά η μόνη --
  • 14:35 - 14:38
    είναι ότι το κάνει μέσω
    της κβαντικής διεμπλοκής.
  • 14:39 - 14:41
    Μέσα στον αμφιβληστροειδή χιτώνα
    του κοκκινολαίμη
  • 14:41 - 14:45
    -- δεν αστειεύομαι -- υπάρχει μια πρωτεΐνη
    που ονομάζεται κρυπτοχρωμίνη,
  • 14:45 - 14:47
    η οποία έχει φωτο-ευαισθησία.
  • 14:47 - 14:51
    Μέσα στην κρυπτοχρωμίνη, ένα ζεύγος
    ηλεκτρονίων είναι κβαντικά ενωμένα.
  • 14:51 - 14:54
    Τώρα η κβαντική διεμπλοκή είναι όταν
    2 σωματίδια είναι απομακρυσμένα,
  • 14:54 - 14:57
    αλλά κατά κάποιον τρόπο
    παραμένουν σε επαφή.
  • 14:57 - 14:58
    Ο Αϊνστάιν μισούσε την ιδέα.
  • 14:58 - 15:01
    Την αποκαλούσε «αλλόκοτη δράση
    από απόσταση».
  • 15:01 - 15:02
    (Γέλια)
  • 15:02 - 15:06
    Οπότε αν δεν αρέσει στον Αϊνστάιν,
    μπορούμε να μην είμαστε άνετα με αυτό.
  • 15:06 - 15:09
    Δύο κβαντικά διεμπλεκόμμενα ηλεκτρόνια,
    μέσα σε ένα μόριο,
  • 15:09 - 15:10
    χορεύουν έναν ντελικάτο χορό
  • 15:10 - 15:13
    που είναι ευαίσθητος
    στη διεύθυνση που πετάει το πτηνό
  • 15:13 - 15:14
    στο μαγνητικό πεδίο της Γης.
  • 15:15 - 15:17
    Δεν ξέρουμε αν αυτή είναι
    η σωστή εξήγηση,
  • 15:17 - 15:22
    αλλά δε θα ήταν συναρπαστικό
    αν η κβαντική μηχανική βοηθούσε τα πτηνά;
  • 15:23 - 15:26
    Η κβαντική βιολογία βρίσκεται ακόμα
    σε νηπιακή ηλικία.
  • 15:26 - 15:29
    Είναι ακόμη θεωρητική.
  • 15:30 - 15:34
    Αλλά πιστεύω ότι είναι χτισμένη
    σε στέρεη επιστήμη.
  • 15:34 - 15:38
    Επίσης πιστεύω ότι
    από την επόμενη δεκαετία,
  • 15:38 - 15:43
    θα αρχίσουμε να βλέπουμε
    ότι πραγματικά διαποτίζει τη ζωή --
  • 15:43 - 15:47
    ότι η ζωή έχει εξελίξει τρικ
    που χρησιμοποιούν τον κβαντικό κόσμο.
  • 15:48 - 15:49
    Παρακολουθήστε αυτόν τον χώρο.
  • 15:49 - 15:51
    Σας ευχαριστώ.
  • 15:51 - 15:53
    (Χειροκρότημα)
Title:
Πώς η Κβαντική Βιολογία μπορεί να εξηγήσει τα μεγάλα ερωτήματα της ζωής
Speaker:
Τζιμ Αλ-Καλίλι
Description:

Πώς ένας κοκκινολαίμης γνωρίζει να πετάξει νότια; Η απάντηση μπορεί να είναι πιο περίεργη από ό, τι νομίζετε: Η Κβαντική Φυσική μπορεί να εμπλέκεται. Ο Τζιμ Αλ-Καλίλι συλλέγει τον εξαιρετικά καινούριο, εξαιρετικά παράξενο κόσμο της Κβαντικής Βιολογίας, κάτι που ο Αϊνστάιν κάποτε αποκάλεσε «αλλόκοτη δράση από απόσταση» βοηθά την πλοήγηση των πτηνών, και τα κβαντικά φαινόμενα ίσως εξηγούν την καταγωγή της ίδιας της ζωής.

more » « less
Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TEDTalks
Duration:
16:09

Greek subtitles

Revisions