Las plantas y la cuántica: fotosíntesis cuántica
Las plantas y algunas bacterias, han evolucionado durante cientos de millones de años para atrapar la luz solar y convertirla de manera eficiente en energía química. Hay evidencias que este proceso se lograría explotando un efecto físico llamado "coherencia cuántica" (ver pág. de Coherencia y Superposición Cuántica de este blog)
Mediante el uso de plantas, se ha podido comprobar en el laboratorio que las reacciones donde interviene la luz (foto-reacciones o reacciones en las que intervienen fotones y electrones) los tilacoides de las membranas internas de los cloroplastos son capaces de captar fotones procedentes de la luz solar, por mediación de la molécula de clorofila.
El principal papel de las clorofilas en la fotosíntesis es la absorción de fotones de luz con la consiguiente excitación de electrones (atómicos). Esos electrones excitados cederán su energía, volviendo su estado normal, donde se repetirá el proceso. Al final, el electrón excitado facilita el intercambio de otros electrones entre moléculas (redox), quedando así completada la conversión de una pequeña cantidad de energía luminosa en energía química.
Los fotones y electrones que participan en la fotosíntesis, lo hacen siguiendo un proceso de coherencia y superposición cuántica (de sus funciones de onda) consiguiendo una optimización energética asombrosa: varios caminos (alternativos) son tenidos en cuenta (a la vez) para poder escoger la trayectoria más eficiente que será seguida por los electrones, que a su vez iniciarán las reacciones de la fotosíntesis con la producción de metabolitos primarios y secundarios.
Así pues, los procesos de la fotosíntesis son regidos por las leyes de la mecánica cuántica. Gracias a la fotosíntesis (utilizando luz, agua y otros nutrientes), los vegetales producen NADPH (donante de electrones), ATP (unidad de almacenamiento de energía en sus enlaces), glucosa, oxígeno, etc. Como ejemplo, tendríamos que destacar, entre otros productos (secundarios), a los carotenos, licopenos, vitaminas, etc, que tienen un efecto antioxidante (inhibiendo la formación de radicales libres).
Más recientemente, la espectroscopia electrónica basada en la transformada de Fourier (o más concretamente en la FFT) ha mapeado los niveles de energía en bacterias verdes del azufre (BVA), capaces de actuar como un "cable" de energía que conecta un gran antena captadora de luz periférica, el clorosoma, al centro de reacción (físico-química). Al igual que en estas poblaciones de bacterias, este mecanismo cuántico es común en los centros fotosínteticos de las plantas.
Un clorosoma es un complejo de antena fotosintético presente en las BVA y en algunas bacterias fotótrofas. Los clorosomas son cuerpos elipsoidales. En las BVA, la longitud de onda a la que responden está en el margen de 100 a 200 nm.
Los datos espectroscópicos documentan claramente la dependencia de las vías de transporte de energía siguiendo la dinámica de la coherencia cuántica, que no tiene un análogo clásico, siguiendo una transferencia de energía de electrones que involucra poblaciones oscilatorias de donantes y aceptores. La coherencia cuántica se manifiesta en señales de latidos cuánticos característicos y directamente observables.
Esta característica ondulatoria (coherente) en la transferencia de energía dentro del complejo fotosintético puede explicar su extrema eficiencia, ya que permite que los complejos muestren vastas áreas de espacio (de fase) para encontrar la ruta más eficiente.
Me parece muy interesnte este tema. Creo que tendría que ver con biofotones.....
ResponderEliminarPodría ser, aunque indirectamente.
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