Un nuevo estudio realizado en el Centro Médico de la Universidad de Chicago concluye que ciertas bacterias usan deliberadamente las reglas de la mecánica cuántica para resguardar el mecanismo fotosintético que les permite alimentarse de la luz del sol, protegiéndolo de los efectos de la oxidación. Se trata de la primera ocasión en la que se comprueba que un organismo biológico es capaz de explotar activamente los efectos cuánticos.
Según un comunicado, el microorganismo usa un proceso cuántico llamado transición vibrónica para mover energía entre dos vías diferentes, dependiendo de si hay oxígeno alrededor o no, poniendo en funcionamiento características vibratorias y electrónicas en moléculas que se acoplan entre sí. Como las vibraciones se integran profundamente, sus identidades se tornan prácticamente inseparables.
En el nuevo estudio, publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, los científicos sugieren que esta clase de mecanismos deberían existir en todos los seres vivos, aunque todavía no se haya constatado su accionar. No suena descabellado, si tenemos en cuenta que diversas teorías sostienen que la dinámica cuántica subyace en todas las formas de la materia.
Aunque algunos procesos cuánticos ya se habían apreciado en organismos vivos en investigaciones previas, no se había incorporado el elemento de la motivación. En este caso, el hallazgo en torno a las bacterias de azufre verde confirma que este microorganismo emplea la mecánica cuántica con un propósito concreto: disminuir las consecuencias negativas del exceso de oxígeno.
Dos caminos abiertos
El sistema inteligente que han desarrollado estas bacterias a partir de su evolución hace posible que puedan seguir utilizando su potencial fotosintético para alimentarse, sin que la oxidación propiciada por la presencia desmedida de oxígeno lo ponga en riesgo. ¿Cómo lo logran? La premisa básica es conducir la energía de manera eficiente. Con este concepto, los microorganismos pueden perder algo de energía para preservar el mecanismo fotosintético.
Pensemos en una carretera atestada de vehículos: si existieran carriles alternativos, muchos conductores los tomarían y, de esta forma, la vía principal dejaría de estar colapsada. Sería una forma inteligente de resolver este inconveniente de transporte. Pues bien, las bacterias «cuánticas» usan el mismo razonamiento para conducir de manera adecuada la energía que necesitan para sobrevivir.
Si la presencia de oxígeno puede poner en riesgo su andamiaje fotosintético, canalizan la energía por vías alternativas y «apagan» parte de la misma para que no invada los canales tradicionales. Conteniendo las vibraciones como cuando se aprisionan las cuerdas de una guitarra para que el sonido cese, las bacterias sacrifican parte del caudal energético pero preservan el sistema que les permite alimentarse.
Prender y apagar
Por el contrario, cuando las condiciones son propicias explotan al máximo la transición vibrónica para integrar diversas fuerzas vibratorias y aprovechar la energía resultante. En otras palabras, los científicos pudieron comprobar que a través de una proteína la bacteria activa y desactiva el acoplamiento vibrónico en respuesta a los cambios ambientales.
Por un lado, el microorganismo explota a la proteína mediante el efecto cuántico que «recanaliza» la energía para proteger al organismo del daño oxidativo. En otro sentido, la utiliza para recibir más energía a partir de la integración vibracional y energética cuando el contexto lo permite.
Según los investigadores, este estudio puede ser el punto de partida para una nueva concepción en cuanto a la inclusión de la perspectiva cuántica en los estudios biológicos, que podría tener implicancias en múltiples disciplinas y especialidades.
Referencia
Photosynthesis tunes quantum-mechanical mixing of electronic and vibrational states to steer exciton energy transfer. Jacob S. Higgins et al. Proceedings of the National Academy of Sciences (2021).DOI:https://doi.org/10.1073/pnas.2018240118
Foto: Gerd Altmann en Pixabay.
Video y podcast: editados por Pablo Javier Piacente en base a elementos y fuentes libres de derechos de autor.