مرحبا بكم في العالم الجديد والغريب .للطبيعة
تم الاستيلاء عليه من قبل الجسيمات الغريبة دون الذرية
.لفيزياء الكم
shm145:ترجمة
كفيزيائي، امضيت حياتي العملية في دراسة
كيف هذه الجسيمات تتصرف .في المختبر
ولكن الآن أنا في طريقي للخروج الى .العالم الطبيعي
أنا في مهمة لإثبات أن فيزياء الكم يمكن أن تحل
.أكبر الأسرار في علم الأحياء
.هذه مغامرة حقيقية بالنسبة لي
أنا بعيد جدا عن منطقتي المريحة احاول تطبيق
الأفكار الدقيقة ذاتها المألوفة لدي في مختبر الفيزياء
.الى العالم الفوضوي للكائنات الحية
أَعتقد ان فيزياء الكمّ .يمكن أَن تحمل العديد من أسرارِ الحياة
،في عمقِ خلايا الحيوانات
جسيمات تنزلق بين الجدران .كالأشباح
ذلك عندما النباتات .... تلتقط أشعة الشمس
خلاياهم التي غزتها موجاتِ .... من الوميض
التي يمكن أن تكون في كل مكان .في نفس الوقت
وأنه حتى حواسنا البشرية
تتناغم مع .إهتزازات الكمّ الغريبة
في العالم الرائع ،لبيولوجيا الكم
،الحياة هي لعبة من الفرص
.لعبت بقواعد الكم
هذا ما أتمنى أن ،اقنعكم به
لأظهر لكم أن ميكانيكا الكم أمر ضروري في شرح
العديد من العمليات الهامة في الحياة، ومن المحتمل ان
ميكانيكا الكم قد تشكل أساس .بقاء الحياة نفسها
"لتكُن هناك حياة"
سعيي يبدأ مع واحدة من .اكثر المشاهد المهيبة في الطبيعة
.الهجرة
كل شتاء، إوز البرنقل يصلون بإيعاز دقيق
.الى نفس النهر الاسكتلندي
نهاية لرحلة ملحمية لمسافة 2،000 ميل (من (سفالبارد
.في اعالي الدائرة القطبية الشمالية
بالطبع، الكثير من الطيور يتوجهون جنوبا لفصل الشتاء
ثمّ يعودون الى الموطن الأصلي .في الصيف
على مدى عقود، بالضبط كيف لهذه الطيور ان تبحر مع مثل هذه الدقة
كان واحداً من أعظم .الأسرار في علم الأحياء
لذلك احدث اكتشاف .تسبب في إحداث ضجة كبيرة
،في السنوات القليلة الماضية
أحد أنواع الطيور قد ساعد .في إنشاء ثورة علمية
كنت واحدا من العديد من الفيزيائيين الذين صعقوا في اكتشاف انهم
يبحرون باستخدام واحدة من أغرب .الحيل في كل العلوم
يستخدمون خاصية ،ميكانيكا الكم
واحدة التي اربكت حتى ،أعظم علماء الفيزياء
(من (ريتشارد فاينمان الى (ألبرت أينشتاين) نفسه
لذلك قد تفاجأ في اكتشاف هوية هذا
.المخلوق الغامض
."قل مرحبا الى "أبو الحناء الكم
.هذا هو أبو الحناء الأوروبي
كل عام، تهاجر من شمال أوروبا
.الى اطراف (اسبانيا) وتعود
،في هذا المختبر في الغابة
(عالم الأحياء (هينريك موريتسين يحاول حلّ اللغزِ
.كيف تفعل ذلك
إلا أنه وجد نفسه في عالمي
العالم الغريب .لميكانيكا الكم
ميكانيكا الكم توضح سلوك غريب جدا
للجسيمات دون الذرية
نزولاً الى هذا العالم الصغير جداً
يجب علينا التخلي .عن الحسّ والحدس
بدلا من ذلك، هذا هو العالم حيث .الأجسام يمكن ان تنتشر مثل الموجات
جسيمات الكم يمكن أن تكون في أماكن كثيرة في ذات الوقت
وترسل لبعضها البعض .اتصالات غامضة
شرعت في فهم ،كيف تجد الطيور طريقها
إلا أنه تبين للتو أن البيانات
أكثر وأكثر تحديدا نحو هذا
كالتفسير الوحيد الذي يمكن أن يجلب .جميع النتائج المختلفة معا
(تحقيق (هينريك -لنظرية متواجدة منذ زمن طويل
أن طائر ابو الحناء يبحر بواسطة .المجال المغناطيسي للأرض
مختبره هو .قفص طيور مغناطيسي إِبداعيّ
وهذه المخاريطِ البلاستيكيةِ صففت مع ورقة حساسة للخدش
.لتوفر القياسات الرئيسية
(المجال المغناطيسي الاصطناعي (لهنريك هو مثل في الأرض، إلا أن
يستطيع أَن يشير به في .أي إتجاه يحبّ
داخل مخاريطهم، طائر ابو الحناء ،يستجيب دائماً للمجال
تاركا خدوش في .اتجاه واحد
.السر الكبير هو كيف
المجال المغناطيسي للأرض هو ،ضعيف بشكل لا يصدق
ضعيف جداً بالنسبة لأي .كائن حي ليكتشفه
ولكن (هنريك) وجد فكرة مثيرة للاهتمام
.من خلال إعطاء (روبن الكم) قناع
لدينا غطاء صغير من الجلد ،على غرار ما تضع على الصقر
،كما تعلم ، لكن فقط لطائر ابو الحناء
لديك بعد ذلك ثقب أمام إحدى العينين
.أو ثقب أمام العين الأخرى
وما نستطيع ان نراه هو أنه إذا حجبت العين اليمنى، تَطفئ
معالجة بوصلتهم المغناطيسية في الجزء الأيسر من الدماغ
،إذا حجبت هذه العين
تطفئي البوصلة في .هذا الجزءِ من الدماغِ
البوصلة المغناطيسية لطائر ابو الحنا .يبدو أنها في عينيه
أستطيع ان اظهر لك ماذا .يجري باستخدام عيني
،الآن، نحن نستخدم أعيننا للإبصار
ولكن لدينا أيضا .إليه ثانية للكشف عن الضوء
،إذا أُضئت هذا المصباحِ في عينِي
تستطيع أن ترى أن .بؤبؤة عيني تغلق
انها في الاساس آلية الدفاع .لحماية عيني
عيني تستجيب .لجسيمات الضوء - أو الفوتونات
الطاقة المقدمة من الفوتونات
ومن الواضح بما فيه الكفاية لتنشيط .التفاعلات الكيميائية
بعد كل شيء، هذا ما .يتحكم بعضلات عيني
الضوء يجب أن يكون هو الذي يسبب التفاعلات الكيميائية المماثلة
.في عيون طائر ابو الحناء
في الواقع، انها امدادات الطاقة .... للبوصلة المغناطيسية الفريدة الشكل
..داخل خلاياها...
في العالم الغريب.. ...للجسيمات دون الذرية
المكان حيث.. فيزياء الكم فقط
.يمكن أن تفسر ما يحدث
لمعرفة السبب، تخيل إستجابة المادة الكيميائية في عين ابو الحناء
تحدث في جبالِ .ووديان من الطاقة
،للحصول على رد فعل للبدء
يجب عليك دفع الجزيئات .إلى أعلى الجبل
،)بفضل تجارب (هنريك
نحن نعلم الآن أن الضوء يقوم .بمعظم العمل الشاق
،ولكن عندما يصل إلى ذروته
يصبح الجزيء .حساس الى اللمس بشكل لا يصدق
النقطة الأساسية هنا هي أن بوصلة ابو الحناء الكيميائية الآن
توازن ذروة الطاقة .بين اثنين من الوديان
الذهاب في إتجاه واحد تنتج -مجموعة واحدة من المنتجات الكيماوية
.إتجاه آخر، مجموعة مختلفة
الآن، حتى تغير طفيف في المجال المغناطيسي للأرض يمكن تحرف الجزيء
من على القمة، ولكن الطريقة التي يحدث بها هذا تتحدى المنطق السليم
الجزء الأخير من اللغز
يعتمد على واحدة بصدق
اذهلت الأفكار في الفيزياء
لكن لا تقلق إذا وجدتها
- صعبة للفهم
(حتى (ألبرت اينشتاين
."اطلق عليها اسم "شبحية
الفكرة تسمى .تشابك الكم
تتضمّن جزيئات التي ،يبدو أنها تتواصل بشكل أسرع
.من سرعة الضوء
في عام 1935، نشر أينشتاين ورقة مشهورة
.معتبرا ذلك أنه من المستحيل
.ولكن (اينشتاين) كان مخطئا
في السنوات الأخيرة، أظهرت تجارب حساسة للغاية أن
الجسيمات دون الذرية .متشابكة حقاً
وهذا يعني انه يمكنهم بمهارة
و فوراً التأثير على بعضهم البعض .عبر الفضاء
و الآن يبدو أن الشيء نفسه .يحدث داخل عين ابو الحناء
عندما يدخل فوتون ،عين ابو الحناء
أنه يخلق ما يسمى .الزوج المتشابك من الإلكترونات
وإليك كيف يعمل. كل إلكترون .يمتلك اثنين من الحالات الممكنة
من اجل التبسيط، أنا افضل .ان اسميهم الأحمر والأخضر
.الآن، هنا هو الشيء الغريب
،حتى اقيسه ،انه ليس هذا ولا ذاك
.ولكن كلاهما في نفس الوقت
فكر في الإلكترونات كأقراص .تدور
أنهم في وقت واحد .أحمر أخضر
.... ولكن من خلال إطلاق سهم
يمكنني إجبار الإلكترون الأول.. .ليكون واحد أو آخر
.وحتى الآن، انها مجرد لعبة حظ
أنا لا أعرف ما سأحصل عليه .حتى احاول
إذا انا اعرف ان أول الإلكترون .لي هو أحمر
لنفترض الآن أنا اقيس .الإلكترون الثاني
ستعتقد أن لدي فرصة 50/50 .للحصول على اللون الأحمر أو الأخضر
بعد كل شيء، هذا ما كنت ستتوقع .في العالم الطبيعي، والحياة اليومية
.ولكن ستكون مخطىء
،في تشابك الكم .الإلكترونات ترتبط في ظروف غامضة
،على سبيل المثال .... إذا حصلت على الأحمر في الأول
أنا دائما احصل على الأحمر.. .في الثاني
.أنها ليست لعبة حظ بعد الآن
إنه كما لو ان الإلكترون الأول .يقول للثاني ماذا يفعل
(لِهذا السبب سماه (آينشتاين .الشبحي
الإلكترونات يبدو أنها تدرك انه ،يجب أن يكون لديها في نفس اللون
.لا يهم كم هم متباعدين
الجزء المهم حقا هو أن
الألكترونان ليس من الضروري أَن يكُونا .نفس اللون
يُمكن أَن يشابكوا على نحوٍ مختلف
لذا إذا كان الإلكترون الأول ...أحمر
.الثاني دائماً اخضر..
ويبدو أن هذا الاتصال الغامض هو السر النهائي
... لبوصلة الكم لأبو الحناء
لأن اتجاه.. المجال المغناطيسي للأرض
.يمكن أن يؤثر على النتائج
،بالقرب من خط الاستواء .من المرجح أن يكونوا أحمر أحمر
،ولكن بالقرب من القطب .من المرجح أن يكونوا أحمر أخضر
وهذا هو العامل الحيوي الذي يرجح كفة على أخرى
لبوصلة ابو الحناء الكيميائية
اختلافات صغيرة في المجال المغناطيسي لكوكب الأرض تغيير طريقة
الإلكترونات في عين ابو الحناء ،المتشابكة
وهذا يكفي .لتحريك بوصلتها
الآن، أخيرا، يمكننا أن نرى كيف شيء ضعيف مثل المجال المغناطيسي الأرض
.يمكن ان يرجح كفة على اخرى
،إذا تغييرت الرسالة
التفاعل الكيميائي .... يميل بطريقة مختلفة
.تغيير قراءة بوصلة ابو الحناء..
فجأة تبدو وكأنها ظاهرة ميكانيكية الكم أساسا
.في هذه الطيور
،سيكون واحداً من أوائل .إن لم يكن الأول، في علم الأحياء
من الأفضل لعلماء الأحياء ان يعتادوا .على غرابة الفيزياء
طائر ابو الحناء يبحر بواسطة "تشابك الكم "الشبحي
،لمشاهدة تأثيرات الكم الخفية
حتى في محيط مختبر فيزياء محكم ،بشكل صارم
.صعب جداً
ومع ذلك ابو الحناء .يفعل ذلك بكل سهولة
هذه التجارب حقيقية ويمكن التحقق منها، وبالرغم من ذلك
،أنا اراهم بأم عيني .ما زلت اجد صعوبة في تصديقها
ملاحة الطيور جلبت الفيزياء
والطبيعة معا باسم .علم بيولوجيا الكم
هناك عالم جديد كلياً .للاستكشاف
لكن روادها وجدوا أنه ،لا يؤثر على الطيور فحسب
.فإنها تؤثر على كل واحد منا
لأن أحدث التجارب تقول
انكم تفعلون فيزياء الكم .الآن
،وصدق أو لا تصدق .انك تفعل ذلك مع أنفك
!مرحباً، جيم
.مرحباً
.... مرحباً، ايتها الفتاة الصغيرة! مرحباً
،حاسة الشم لدينا مثيرة للإعجاب
ومختلفة تماما عن الحواس الأخرى لدينا .كالبصر والسمع
من بين آلاف الروائح ،يمكننا أن نميز
العديد منهم لربّما يثير فعليا .ذكريات وعواطف قويّة
انها كما لو ان حاسة الشم هي
تبرق مباشرة إلى .وعينا الداخلي
.انها أيضا مختلفة بطريقة أخرى
الحواس الأخرى كلبصر - والسمع تعتمد علينا في الكشف عن موجات
.ضوء و صوت
لكن حاسة الشم -تشمل الكشف عن الجسيمات
.جزيئات كيميائية
في الآونة الأخيرة بدأ العلماء إلى أدراك أنه عندما يتعلق الأمر
بحاسة الشم لدينا، شيء غامض جدا .يدور
لعقود، علماء الأحياء يعتقدون انهم يعرفون بالضبط كيف انوفنا
.تشم مواد كيميائية مختلفة
(ولكن علماء فيزياء مثل (جيني بروكس تعتقد انه يمكن أن يكون هناك
.مكون جديد في المزيج
وتنبعث منه رائحة .ميكانيكا الكم
هناك الكثير من الناس يتحدثون عن ،حاسة الشم و الشم
وعلم الشم كونها مشكلة التي تم حلها
- و نعرف كل شيء عنه .و نعرف الكثير عنه
،نعرف عن المكونات
نعرف عن المعدات .التي نستخدمها للشم
ولكن أود أن أقول أن هناك .أكثر قليلاً للفهم
لفهم المزيد، احتاج شخص ما .لمساعدتي مع اختبار للشم
.و(جيم) ستشمه
كل إنسان يعطي .مزيج من المواد الكيميائية
أنف (جيم) يُمكن أَن يكتشف غرام وحيد منه
.ذائب على مدينة بأكملها
لذلك لا توجد لديها صعوبة في العثور على .الرجل الذي ابحث عنه
قابل (كولن) البستاني، الرجل الذي اعتاد على شم الزهور
حسنا، (كولين)، سأضع .مهارت الاستنشاق لديك للاختبار
طيب. لدي مجموعة مختارة من ،المواد الكيميائية هنا
وأنا أُريدك أَن تخبرني .ما الذي يُذكرونك به
.حسنًا
سأبدأ بسهولة
.... أوه، ذلك
...مثل النعناع، بخار النعناع افرك... .هو، نعم. . . بعض الشيءِ
.... نعم، هذا ...الشيء الذي سوف تَفركُه
.هذا يارجل. . . المنثول. المنثول .نعم. لكنه ذلك العطر
.حسناً، هنا هو التالي
أه. ينبغي أن تكون قادرًا على .التعرف على هذا
.هذا الخبز مع ابنتي
مسحوق السكر ..... بعض الشيء
.فانيليا. فانيليا، نعم
،عندما أنوفنا تكتشف مادة كيميائية
يطلقون إشارة عصبية .لأدمغتنا
ولكن مواد كيميائية مختلفة تخلق .أحاسيس مختلفة
التفسير القياسي لهذا هو أن له علاقة مع
.شكل الجزيئات
النظرية التقليدية الذي يعود تاريخها إلى الخمسينات
تقول إن جزيء الرائحة يمتلك شكل معين يسمح له
ليدخل إلى مُستقبِلِ .الجزيئات في أنفنا
،إذا كان لديه الشكل المناسب ،انه مثل اليد في قفاز
أو مفتاح في قفل. في الحقيقة، انها .تدعى آلية القفل والمفتاح
،مع شكل خاطئ .انها لن تنسجم مع المستقبلات
،ولكن مع الشكل المناسب ،انها تتلاءم مع المستقبلات
تثير الإحساس بالرائحة .الفريد من نوعه
مستقبلات مختلفة متصلة .بأجزاء مختلفة من ادمغتنا
لذلك، عندما جزيء منثول ،يغلق في مستقبل محدد
فإنه يثير .الإحساس الطازج بالنعناع
ولكن نظرية القفل و المفتاح ....لديها إشكالية بشكل دائم
واختبار (كولن) القادم... .سوف يظهر لك لماذا
.... حسناً، ماذا عن
هذا الواحد؟
.رائحة قوية نوعا ما
..... أوه، هذا
نعم. بماذا يذكرك ذلك؟ ماذا تستحضر؟
ما هي الذكريات؟
.أعتقد اعياد الميلاد
.كعكة عيد الميلاد. نعم. مرزبانية
.مارز ... مارز ... نعم، هذا هو، نعم
.اللوز. بالذات، نعم
ميّزَ (كولن) رائحة .المرزيبان أَو اللوز
في الحقيقة، انه بسبب رائحة .(جزيء يسمى (بنزيلديهايد
ما لم اعطه لشمه كانت .هذه المادة الكيميائية الأخرى - السيانيد
(كلاهما (بنزيلديهايد) و(السيانيد ،لهم نفس الرائحة
،كلاهما يفيحان برائحة اللوزِ
ولكن هذه الجزيئات لها أشكال مختلفة جداً
،وبالتالي فإن إليه القفل والمفتاح
،كتفسير لكيفية الشم .لا يمكن أن تكون القصة كلها
فلماذا جزيئين مع أشكال مختلفة يمتلكان الرائحة نفسها؟
لدى علم أحياء الكم .شرح يسبب الدوخان
تقول ان أنوفنا لا تشتم .... رائحة الجزيئات الكيميائية
.انهم "يستمعون" لهم...
انه ليست مجرد شكل .رائحة الجزيء الذي يهم
دعونا نلقي نظرة فاحصة على هذا .النموذج لجزيء السيانيد
الكرة البيضاء هنا هي ،ذرة الهيدروجين
والعصي الرمادية هي الروابط التي تمسكهم معا
.مع الكربون والنيتروجين
ولكن الواقع ليس .بهذه البساطة
أستطيع أن أعطي لكم فكرة أفضل عن ماذا يحدث هنا
إذا نظرنا إلى هذه .الكرة البيضاء الأكبر حجماً
.ترى، الذرات لا تجلس ساكنة
الروابط التي تمسكهم معاً مثل اهتزاز أوتار
وهذا يعطينا طريقة تفكير جديدة تماما .حول حاسة الشم
نظرية كم جديدة و غريبة للشم .كلها حول اهتزاز الروابط
جزيئات كيميائية .تعزف الموسيقى من اجل انوفنا
تخيل جزيء مستقبل .في أنفي مثل غيتاري
قبل أن تتمكن من أن تعمل صوت، رائحة ،جزيء يجب ان تدخل أنفي
وعندما يكون جزيء الرائحة في مكانه المناسب، روابطه الكيميائية
،توفر الأوتار .وانه جاهز للعزف
مستقبل الجزيئات يحتوي على - جسيمات الكم
.الإلكترونات
،عندما يثبون من ذرة الى اخرى يهزون روابط
،جزيء الرائحة
مثل أصابعي .تسحب اوتار الغيتار
ما هو لافت للنظر حول هذه النظرية أنها تخبرنا
حاسة الشم لدينا هي حول ،اهتزازات الجزيئات
،أو سلوك يشبه الموجه
وليس حول شكلِ .رائحة جزيئ معيّن
حاسة الشم لدينا قد تشبه الى حدٌ كبير .حاسة السمع لدينا
،جزيء معين ،لنقل انه من العشب
سوف يهتز عند .تردد معين
،ولكن جزيء مختلف ،لنقول، انه من النعناع
سوف يهتز عند .تردد مختلف
هذا من شأنه ان يفسر لماذا .السيانيد تنبعث منه رائحة اللوز
الجزيئان لهما ،أشكال مختلفة
لكن روابطهم الكيمياويةَ فقط يحدث ان تهتز
.على نفس التردد
الاهتزاز المستمر في الرائحة يكاد يكون
،في الواقع مثل جسيمات الصوت
لذلك، نعم، نحن نقول أن عملية الشم قد تكون
،بالضبط مثل الرنين الصوتي
قد تكون مشابهة جدا للسمع والبصر في الواقع
ولكن هل يمكننا حقا الاستماع مع أنوفنا؟
النظرية الغريبة .تحتاج الى تجربة غريبة لاختبارها
.وإليك كيف تعمل
هذا الجزيء لديه .رائحة المسك، مثل العطر
،ولكن إذا كانت النظرية صحيحة
عندئذ ينبغي أن اكون قادراً على تغيير .رائحتها عن طريق تغيير اهتزازاتها
جزيء المسك يحتوي على
الكثير من ذرات الهيدروجين مثل هذا
ملتصقين مع ذرات الكربون، ولكن ماذا لو كان لي أن استبدل جميع هذه الذرات
مع شكل مختلف من الهيدروجين يسمى الديوتريوم؟
الآن، انها لن تغيير ،شكل الجزيء
لكنها ستغير .الطريقة التي يهتز بها
و هنا السبب - الديوتريوم ،هو اثقل مرتين من الهيدروجين العادي
.ولذلك فإنه يهتز اكثر بطأ
الآن، اهتزازات مختلفة تعني ،روائح مختلفة
حتى لو كان لي ،ان اعمل شكل جديد لهذه المادة الكيميائية
كله معبأة مع ذرات الديوتريوم ،بدلاً من الهيدروجين العادي
.ينبغي أن تنبعث منها رائحة مختلفة
اكتشف علماء أحياء الكم طريقة فريدة من نوعها .لتنفيذ هذه التجربة
،مقارنة الرائحة
باستخدام أنوف أكثر حساسية .يمكن أن يجدوا
.ذباب الفاكهة
أولا، تم تدريب الذباب لتجنب النسخة المعدلة
.لجزيء المسك
،لأكون صادق
ليس لدي أدنى فكرة كيف ،شرعت في تدريب ذبابة الفاكهة
.ولكن يبدو أنك تستطيع
في المختبر، يتعين على الذباب .إجتياز هذا النوع من المتاهة
.وبعد ذلك يقدم لهم الخيار
تتّجه يميناً للرائحة المسكية اللطيفة
،أَو يسار الى النسخة المُعدلة المقرفة
يُمكنهم بالتأكيد أَن يشتمّوا .الفرق
دائماً يفضّلون الرائحة الأصليية .ويتجهون يميناً
تجربة ذبابة الفاكهة تعطي أدلة دامغة
أن نظرية كم الرائحة .تعمل حقا
ولكن في النهاية، أنها تعمل في انسجام .مع نظرية القفل والمفتاح
أولاً، جزيء الرائحة .... يلائم المستقبلات
ثم اهتزازات ذلك الجزيئي.. .تأخذ زمام المبادرة
،مستبعد جدا كما يبدو الذباب، البشر
والكلاب قد تكون تشتم .صوت بيولوجيا الكم
حاسة الشم لدينا هي رائعة ،وغامضة كما هي
لكن الإعتقاد انه عندما أُصادف رائحة معيّنة
التي تطلق موجة من الذكريات بالكامل
،والعواطف في ذهني ،وهذا ما ترتكز عليه
والتي تثار ،بواسطة ميكانيكا الكم
أعتقد انه يجعله حتى أكثر روعةً
التأثير الغامض لفيزياء الكم
يصل إلى كل ركن .من العالم الطبيعي
في الحقيقة، فإنها تسكن جدران
.لكل خلية حية على الأرض
لأن آخر التجاربِ توحي الى حلّ سحري
لواحد من أعظم .أسرار الطبيعة
.معجزة التحول
التحول من الشرغوف إلى ضفدع
.لم يتم شرحه بالكامل
،في ما يزيد قليلاً عن ستة أسابيع ،الشرغوف يتصدع
.ثمّ يُعيد تجميع نفسه في شكله البالغِ
ولكن اللغز الكبير .هو كيف يحدث ذلك بسرعة
،عندما تفكر في ذلك لا يوجد شيء أكثر استثنائية
.من الشرغوف يتحول إلى ضفدع
.أخذ ذيله، على سبيل المثال
،على مدى فترة من عدة أسابيع يمتص ثانية داخل الجسم
والبروتينات والألياف التي تشكل الجسد
يعاد تدويرها لتشكيل أطراف لضفدع .الجديدة
،ولكن لهذا أن يحدث
تريليونات وتريليونات ،من التفاعلات الكيميائية تعمل معا
تحلل الجزيئات، وتشكيل أخرى جديدة .في رقصة مدبرة بعناية
ولكن الألياف التي تمسك اللحم .معا قوية جدا،جدا
أنهم مثل هذه الحبال .التي تمسك طوفي معا
من أجل تفكيك الطوافة، يجب على .فك وثاق هذه العقد
.... تستطيع أَن تُفكّر به مثل هذا
الشرغوف يتماسك معا... بواسطة الغطاء الطويل من البروتينات
.معقود معا عن طريق روابط كيميائية
إن الروابط قوية جداً و ينبغي أَن يدُوموا لسنوات
أطول بكثير من فترة حياة الشرغوف .الكلية
فكيف يمكن أن تتحول إلى ضفدع في أسابيع قليلة فقط؟
التفسير ينطوي على واحد من اهم .جزيئات للحياة
اداة صغيرة في كافة خلايانا .تسمى الإنزيمات
الإنزيمات هي الآلات الفعلية .للخلية
أنهم في الواقع آلات صغيرة داخل الخلايا
التي تفعل التحولات الكيميائية .التي تشارك في الحياة اليومية
.إنهم بالغي الأهمية تماما
و السبب أنهم بالغي الأهمية هو بسبب ما يستطيعون أن يفعلوه
هو تسريع التفاعلات الكيميائية .بكميات هائلة
دعوني ان اظهر لكم كم بسرعة تصل الإنزيمات إلى العمل
داخل هذه الزجاجة هي عبارة عن مادة .تسمى بيروكسيد الهيدروجين
على الأرجح انك أكثر دراية بها
كالمادة الكيميائية المستخدمة .لتبييض الشعر
في الحقيقة، حصلت هذه العينة
.من مصفف شعري المحلي
بيروكسيد الهيدروجين هو أيضا ،ينتج في الجسم
وانها وظيفة الكبد .للتخلص منه
الطريقة التي تفعل بها ذلك هي باستخدام الانزيم
الذي يحلل بيروكسيد الهيدروجين .الى ماء وأكسجين
الآن، لأريك كيف بسرعة ،يعمل هذا الإنزيم
.سأقوم بعمل عرض سريع
عندي بعض الكبد هنا الذي قطّعته
.من أجل إطلاق الانزيم
الآن، شاهد ما يحدث عندما أضيف خليط الكبد هذا
الذي يحتوي على انزيم .لبيروكسيد الهيدروجين
شاهد مدى سرعة إطلاق .الأكسجين
فقط 100 غرام من الكبد .قذفت صاروخي ما يقرب من 20 قدما
إنزيمات الكبد تجعل تحلل بروكسيد الهيدروجين
.فعال بشكل لا يصدق
تحدث تريليون مرة .أسرع
ذلك مليون، مليون مرة .أسرع من ما تفعله بطريقة اخرى
في التحول، انها الانزيمات
.التي تفكك ذيل الشرغوف
وهذا يعني تحليل
بروتين قاس بشكل لا يصدق
.يسمى الكولاجين
الكولاجين هو واحد من أهم .البروتينات في العالم البيولوجي
انه البروتين الذي يعطي في الواقع تلك المرونة، وذلك التمغط
،لالأوتار والغضاريف
.وبالطبع لبشرتنا، كذلك
،وفي ذيل الشرغوف توفر مثل هذا النوع من السقالة
.ألذي يدعم هذا الهيكل
الآن، عندما يتحول الشرغوف ،إلى ضفدع
ما تحتاج إلى القيام به أساسا هو الحصول على إنزيم
كولاجيناز، الذي حرفيا سوف يقص الكولاجين
الى قطع صغيرة .وبالتالي تأخذ تلك السقالة على حدة
ولكن كيف الانزيمات تقطع الروابط الكيميائية على حدة بهذه السرعة العجيبة؟
دعوني أُريكم لماذا هي مشكلة فقط عِلم أحياء الكمّ الذي يستطيع حلها
فكر فيه بهذه الطريقة، كل هذه الأجزاء المختلفة من العقد
-هي مثل جسيمات دون الذرية -الإلكترونات، والبروتونات
التي تمسك أجزاء مختلفة .للجزيء معا
،الآن، من اجل فك العقدة .يجب على الانزيمات ان تحرك البروتونات عنه
،ولكن كما ترون هذا يأخذ قدرا كبيرا من الجهد
والكثير من الوقت .إذا كان هناك العديد من العقد لفتقها
لدى علماء الفيزياء حكمة جميلة
ابذل مجُهود لإنجاز" ."عمل ما
يقولون أنه ينبغي عليك التغلب على .حاجز الطاقة
.حسناً، هنا حاجز الطاقة لدي
.وهنا بروتونُي
،من اجل تفكيك الروابط
تحتاج إلى ما يكفي من الطاقة .للذهاب فوق الحاجز
المشكلة هي، عندما تحسب ،كم يستغرق هذا
انها أبطأ بكثير .لتحلل ذنب الشرغوف
ولكن هذا حيث البروتونات تتحول .إلى أشباح
لن أَلُومك على التفكير بأنّ هذه الفكرة
التي جاء بها المُنظِّر
-انها مجرد تكهنات .شيء لا دليل عليه
.ولكن لدينا .وهو يحدث دائما
،في عالم الكم
لا يجب على البروتونات .أن تمر فوق الحواجز
.... يمكنهم شق نفق
.من خلاله مباشرة
شق الإنفاق ضرب صميم ماهو أكثر غرابة
.حول ميكانيكا الكم
انه لا مثيل له .في عالمنا اليومي
جسيمات الكم تستطيع ان تشق نفق من مكان إلى آخر
حتى لو إجتازت .حاجز منيع
فهي ليست أجسام صلبة .مثل الكرات في عالمنا اليومي
،فهي تنتشر، بشكل غامض
سلوك موجي الذي يسمح لهم .التسرب من خلال حاجز الطاقة
الجسيمات يمكن أن تختفي على جانب واحد من الحاجز
وعلى الفور .تعاود الظهور من جهة أخرى
،في الفيزياء النووية .هذا التأثير هو حقيقة مؤكدة
،دون نفق الكم .الشمس ببساطة لن تشرق
... ولكن لم أفكر ابدأ أن أراه
.في شرغوف...
من الصعب أن أؤكد بالضبط كم غريبة .هذه العملية
كما لو أنني اقترب ،من حائط من الطوب الصلب
مثل السراب، يختفي من جانب واحد .ويعاود الظهور من الجانب الآخر
أهم ميزة .لشق الأنفاق هو سرعته
- يحدث بسرعة بشكل لا يصدق
أسرع بكثير مما لو كانت البروتونات .تذهب فوق الحاجز
كعالم فيزياء نووية، شق نفق الكم .حفر الإنفاق هو مصدر رزقي
الجسيمات دون الذرية مثل البروتونات .تفعل ذلك في كل وقت
ولكن ما شأنها بعلم الأحياء؟
والجواب هو أنه من دون ،أشباح الكم
تحول الشرغوف .سيكون من المستحيل
،تذكر .الروابط الكيميائية هي عقد في الأساس
.شق الإنفاق يفكهم --بشكل سريع
.إنظرْ إلى هذه العقدتين
الآن، طبقا للظاهر ،أنها تبدو متطابقة
.ولكن هناك فرق دقيق
هذه العقدةِ لَها طرفان قصيرانُ
.من الحبل على نفس الجانب
بينما هذا
له طرفين قصيرين على الجوانب المعاكسة
الآن، كنت أعتقد أنه لن يحدث .فرق، ولكن فعل
...ترى، هذه العقدة
،من الصعب قطعها...
....بينما هذا
.من السهل....
....نفق الكم
يحول العقدة القوية.. .الى ضعيفة
،كما هو الحال مع الشرغوف
سقالة الكولاجين بالكامل .تنهار بسهولة
وأخيرا، الإنزيمات الأخرى تقوم بإعادة بناءه .على شكل ضفدع
نفق الكم للجسيمات هي واحدة من تلك الميزات الغريبة
للعالم دون الذري
أن عالم فيزياء مثلي .على دراية به
بعد كل شيء، انها المسؤولة عن الاضمحلال الإشعاعي
وهو يستمرّ داخل الشمسِ
وهو السبب الذي من ورائه تضيء الشمس .وجميع النجوم
ولكن لنكتشف ان هذا يحدث داخل كل خلية من خلايا كل
،الكائنات الحية على كوكب الأرض ،لأن كل خلية تحتوي على إنزيمات
.الآن، ذلك أجده مدهش حقا
علم أحياء الكم يلقي بسحره .على كل كائن حي
،لقد رأينا أن الطيور الثدييات والحشرات
و البرمائيات تخضع .لأغرب القوانين في العلوم
ولكن الاختراق الأخير والأكثر إثارة للمخاوف
المتعلقة بعملية حيوية واحدة تعتمد عليها .كل أشكال الحياة
تحويل الهواء وأشعة الشمس
.في النباتات
هذه العينة الدقيقة هي "الأرزن ."الساقط"، أو "الصنوبر الأوروبي
انها بارتفاع حوالي 100 أقدام ،وتماما في هذه اللحظة
تتجاوز بالضبط هذا الجانب ،من كوكب الزهرة
رصاصة مع اسم هذه .الشجرة عليها
الرصاصة هي فوتون
تقترب من نهاية رحلتها الطويلة .من الشمس
مصيرها النهائي هو لبدء
سلسلة من التفاعلات الكيميائية التي ....تدعم جميع أشكال الحياة على الأرض
.التمثيل الضوئي..
.كل ثانية من كل يوم
ستة عشر الف طن من الحياة النباتية الجديدة .يتم إنشاؤها على الأرض
وبالنسبة لي، إنه أمر مدهش للإعتقاد بأن وجودنا
على هذا الكوكب يعتمد على ما يحدث
بعد ذلك في التريليونث .من الثانية
المرحلة الأولى الحاسمة من التمثيل الضوئي
هي التقاط الطاقة .من الشمس
.%انها فعالة ما يقرب من 100
متفوقة إلى حد كبير على أي .تكنولوجيا بشرية
ولكن الطريقة التي بها كل نبات على الأرض يحقق هذا
هي واحدة من الألغاز العظيمة .في علم الأحياء
عندما اتضح أن غرابة الكم ،قد تحمل الجواب
.علماء الفيزياء بالكاد صدّقوه
.كان مثل الوحي
كان مثير جداً، لأنني كنت
اعمل على حل المشاكل
.التي كانت تجارب مجردة تماما
،أنا مُنظّرة ولكن دائما مرتبطة بنظريتي
إلى التجارب التي كانت نظيفة جداً ،في المختبرِ
.الأشياء التي يمكنك التحكم فيها
ولكن الآن، معرفة أن الأشياء التي كنت أعرفها يمكن ان تساعدني
لفهم أفضل لكيفية ،عمل الطبيعة
،حقا، علميا ....كان مثل
،مصدر إلهام جديد لحياتي
لذلك أود أن أقول .لقد وقعت في حب هذا المجال
كتاب الأحياء يقول ان لون النباتات الاخضر
.يأتي من جزيئات الكلوروفيل
،داخل الخلايا الحية .أنها تمتص الضوء من الشمس
ثم يتم تحويل هذه الطاقة بسرعة بشكل لا يصدق
إلى مصنع لصنع الغذاء في .قلب الخلية
الحدث برمته يأخذ
فقط مليون من المليون .من الثانية
،عندما يصيب الفوتون الخلية
انها تقرع الإلكترون من .منتصف جزيء الكلوروفيل
وهذا يخلق رزمة صغيرة .من الطاقة تسمى الأكسيتون
والأكسيتون بعد ذلك ينط في وجهته
عبر غابة من جزيئات الكلوروفيل
حتى يصل إلى ما يسمى .مركز التفاعل
الآن، ذلك حيث تستخدم طاقتها لدفع العمليات الكيميائية
التي تخلق جميع .الجزيئات الحيوية المهمة للحياة
المشكلة هي، الأكسيتون يحتاج ليجد طريقه إلى مركز التفاعل
.في المقام الأول
كتاب علم الأحياء لا يمكن أن يفسر .كيف الأكسيتون يفعل هذا
،لأنه، بطبيعة الحال .لا يعرف أين يذهب
انه مجرد يثب في كل مكان مثل الكرة والدبابيس
.في عملية تسمى المشي العشوائي
،عاجلاً أم أجلاً
سوف تجتاز كل .جزء من الخلية
ولكن هذه ليس الطريقة الأكثر كفاءة .للالتفاف عليها
لأنه عندما الأكسيتون في النهاية ... يصل إلى مركز التفاعل
.انه بمحض الصدفة..
إذا كان الأكسيتون فقط بصورة عمياء وبشكل عشوائي
،يقفز بين جزيئات الكلوروفيل
سوف يستغرق وقتاً طويلاً للوصول إلى مركز التفاعل
لكانت قد فقدت .طاقتها كنفايات حرارية
ولكنها لم تفعل ذلك. شيء .مختلف جدا يجب أن يحدث
الفكرةُ الحيويةُ تأتي مِنْ التجارب الأخيرةِ
.التي أذهلت عالم العلم
أطلق الكيميائيين أشعة ليزر على الخلايا النباتية
لمحاكاة .إلتقاط الضوء من الشمسِ
وأكدوا أن الأكسيتون لم يكن يثب على طول الطريق العشوائي
.عبر الخلية
هذا الفهم الأصليِ لم يُوضّح ماذا
.كنا نشاهد في المختبر
لذا السر يكمن في داخله، حسنا
حتى ذلك الحين، ما هو التفسير لماذا نحن نرصده في المختبر؟
الحل هو أن النباتات يطيع القانون الأكثر شهرة
....في كافة ميكانيكا الكم
.مبدأ عدم اليقين...
تقول انك لا يمكن أَن تكون مُتأَكد
أن الأكسيتون هو .في مكان واحد محدد
،بدلا من ذلك ،أنه يتصرف مثل موجة الكم
.تدهن نفسها بنفسها عبر الخلية
الأكسيتون لا ينتقل ببساطة (من (أ ) إلى (ب
بشكل غريب ،ولكن بالمعنى الحقيقي للغاية
أنها تسير في كل اتجاه .وفي الوقت نفسه
انها تنتشر نفسها كموجة
بحيث تستطيع استكشاف جميع الطرق الممكنة .في وقت واحد
وهذا يضرب في صميم
ما كان غريب جداً .حول ميكانيكا الكم
موجه أكسيتون لا تذهب فحسب ،بهذا الطريق أو ذلك الطريق
انه يتابع جميع المسارات .وفي الوقت نفسه
هذا ما يعطيه مثل هذه .الكفاءة التي لا تصدق
... جماله يكون
إذا كان الأكسيتون يحاول... كل الطرق
... إلى مركز التفاعل في وقت واحد
انه ملزم للعثور على أسرع.. .وسيلة ممكنة لإيصال الطاقة
من الصعب التعبير عن كم هو مدهش بدا هذا الاكتشاف
.إلى علماء الفيزياء مثلي
الخلايا البيولوجية مليئة من الهزهزة العشوائية
.للمليارات من الذرات والجزيئات
لكن بطريقة ما،ايكستون تحافظ على شكلها
جميلة كموجات الكم المثالية
تنقل الطاقة التي .تضمن الحياة على الأرض
فتحت مسار علمي جديد كامل .بالنسبة لي
وأنا أستمتع حقا أن
في وسعي ان افهم تماما ما يحدث هناك أو في النباتات
يجب عليك أن تتفاعل مع العلماء
الذين لديهم نهج مختلف تماما
.مثل علماء الأحياء والكيمياء
ولكن علينا جميعا أن نأتي معا
في الحقيقة لفهم ما هو ذو صلة بهذا
.ذو صلة بهذا
لذا، بالنسبة لي، هذا واحد من أهم .الأجزاء المثيرة في هذا الحقل
التجارب العلمية الحقيقية .لا تترك أي شك
اليد الغريبة لميكانيكا الكم شكّلت
.عالم الأحياء بأسره
انها ليست مفاجأة أنه يجب عليك إيجاد حيل الكم المستخدمة
.في النظم البيولوجية
،والسبب هو .لأنهم أفضل
تشابك الكم هو عادة يرى
في ظروف رقابة مشددة .في مختبر الفيزياء
ولكن الآن، نحن نعلم أن طائر ابو الحناء يستخدمه
.ليبحر مع دقة إستثنائية
اهتزازات الكم يعني ان أنوفنا .....تستمع للمواد الكيميائية
تعزز مفهومنا.. .للعالم من حولنا
الخلايا الحية لجميع الحيوانات تعتمد على البروتونات
التي تختفي وتعود الى الظهور ....كالأشباح
تسرع العمليات الحيوية.. .للحياة
و التمثيل الضوئي يكشف عن .الصورة الكبيرة
العالم الومضي
حيث تلتقط موجات الكم .طاقة الشمس في لحظة
،في بعض الأحيان، يقول الناس آه، ولكن علماء الفيزياء كانوا"
."يبحثون عن هذا منذ عقود"
حسنا، علم الأحياء عنده ملايين .السنين
العلم فوق العصري لميكانيكا الكم
.هو حقيقة قديمة عن الحياة
،لنهاية رحلتي
وأود أن أغتنم هذه الأفكار .إلى نهايتها المنطقية
،وبطبيعة الحال، كعالم
أي تكهنات لدى يجب أن تكون .مدعومة بتجارب دقيقة
لذا أُريدُ ان افتعل تجربة فكرية التي تُساعدُني
للإجابة على أكبر سؤال بيولوجي .أستطيع أن أفكر فيه
هل فيزياء الكم تلعب أي دور
في آلية التطور نفسه؟
،في عام 1859 تشارلز داروين) أذهل العالم)
مع نظريته في التطور .عن طريق الانتقاء الطبيعي
ذهب إلى شرح الاختلافات
.بين البشر والقرود الأخرى
بعد مضي 150 سنة، ليس هناك من شك أن نظرية داروين
تمثل كل الكائنات الحية
.في البر والبحر
،ولكن أود أن استكشف أحدث
.تفسير إستثنائي لأفكاره
هل يمكِن أَن تكُون هناك نظرية كم للتطورِ؟
هل يستطيع تطور الكم ان يشرح كيف حصل الحلزون على قوقعته؟
القواقع المعتاد على رؤيها في حديقتي الخلفية
تميل إلى أن يكون .لها، اصداف رقيقة ومملة
لذا القي نظرة على هذا الجمال
الأنماط على قوقعته تتطابق تماما
والخطوط على الجذعية
.يطلق عليه حلزون الأيكة .الحلزون البني الطرف
وهذا النمط لم يكن .هناك عن طريق الصدفة
.تعال وإلقي نظرة على هذا
الحلزونات الأقل تكييفاً
.هي أكثر عرضة للعثور عليها هنا
و هذا الحجر يسمى (سندان الدج (طائر مغرّد
(السمّن المغرد (الدُجّ .المفترس الرئيسي للحلزون
انه يصطاد الحلزون
ويحطم قوقعته بواسطة .الحجر للوصول الى الحلزون
الآن، ما أستطيع أن أرى هنا
أنه ليس هناك العديد ،من قواقع حلزون الأيكة
مما يوحي بأن ألوانه ،تخفيه بشكل جيد للغاية
.تحجبه عن الطيور
نظرية داروين تقول
أن التطور يعتمد على الاختلاف .ضمن الأنواع
القواقع مع تمويه أكثر من المحتمل أن تبقى على قيد الحياة وتتكاثر
تنقْل قواقعهم إلى.. ،الجيل القادم
حتى تصبح هذه الأنواع ككل .أفضل تكيفاً
اذا، التباين - الاختلافات العشوائية -بين القواقع
هي القوة الدافعة .وراء تطورها
الآن، كل الأنواع تتطور وتتكيف .وفقا لبيئتها
لكن السؤالَ الذي أوَدُّ أَنْ أَستكشفَه هو
ما إذا كانت ميكانيكا الكم تلعب .دورا في هذا
الطريقة الوحيدة لمعرفة ذلك
.هو من خلال التجارب العلمية
لذا، مغامراتي في علم أحياء الكم .أحضرتني في النهاية الى حيث انتمي
.إلى جامعة سري
،هنا، في المختبرات
أنا اخطط لإجراء تحليل جديد .للجزيء الأكثر شهرة في العلم
.الحمض الخلوي الصبغي، أو الحمض النووي
انه النموذج الحلزون المزدوج، الذي يحمل .الجينات الوراثية لكل كائن حي
انها حقيقة رائعة ان داروين نفسه لم تكن لديه فكرةُ
ما هو الذي خلق الاختلاف .في الأنواع
بنية الحمض النووي لم تكتشف حتى عام 1953
(بواسطة (فرانسيس كريك .(و(جيمس واطسون
الميزة الأكثر شهرة للحمض النووي هي بالطبع
هو نموذج بنائه الحلزوني المزدوج .الجميل
.ولكن هذا مجرد سقالات
السر الجيني الحقيقي .يقع في المنتصف
الألوان الأربعة المختلفة .تسمى جزيئات القواعد
-شفرة اللون على جانب واحد -لنقول الأزرق والأحمر والأزرق
تشكل الجينات التي ينقلها الآباء .الى ذريتهم
الجين الذي يشبه قليلا أحاجي .الصور المقطوعة
.تتداخل معا مثل هذا
حبلا كامل من نموذج الحلزون المزدوج .يشكل نمطاً ملون
ولكن الحبل الآخر دائما .يقترن بنفس الطريقة
القاعدة الزرقاء دائما تذهب مع الأصفر
.والأخضر يذهب دائما مع الأحمر
لأن تلك فقط الألوان لها .الشكل الصحيح للتطابق
(ما ادركه (كريك) و (واتسون هو أن هذا يوفر
إليه لتمرير .الشفرة الجينية
،عندما تتكاثر الخلايا ،اثنين من خيوط الحمض النووي ينفصلا
.جاهزين ليتم نسخهما
... ولكن الأحمر لا يزال يذهب مع الأخضر
.والأصفر لا يزال يذهب مع الأزرق...
،لذا تدريجياً
.الخلية تخلق شقين جديدين
نسختين مثالية لكامل .الشفرة الجينية
وحتى الآن، ليس هناك .تباين وراثي
هذه نسخة جديدة .مطابقة للأصل
.ولكن هنا القطعة المثيرة للاهتمام
،أثناء عملية النسخ .يمكن أن يحدث شيء هام جداً
.بين فينة وأخرى، الأخطاء تتسلل
.انهم يسمون الطفرات
دعونا نلقي نظرة على هذه .القاعدتين هنا
الشوكتين الللتين تمسكهما .معا هما الجسيمات دون الذرية
.انهم البروتونات
انهم فى الاساس الروابط .بين خيوط الحمض النووي
هذه البروتونات تستطيع القفز .إلى الجانب الآخر
إذا انقسمت الخيوط ،عندما قفزت البروتونات
يجدون انفسهم .في الموضع الغير صحيح
الآن، هذه القاعدة الحمراء لم تعد .ترتبط بالقاعدة الخضراء
،بدلا من ذلك .عليها أن تلتصق بالقاعدة الصفراء
،تملء الفراغات مرة اخرى
ونحن نرى الآن ان هذه النسخة لم تعد مطابقة للأصل
لأن لدي قاعدة صفراء هنا .بدلا من الخضراء
.لقد جلبنا تغير وراثي
البروتونات القافزة ستغيير .الحمض النووي لدى الحلزون
يُمكن أَن تخلق جين جديد .لتموّيهَ الاصداف
،والسؤال هو كيف تقفز البروتونات؟
انه اعتقادي أن شبحية الكم .يمكن أن تسيطر
الآن، من اجل ان تحدث هذه ،الطفرات
يجب على البروتونات ان تتغلب على .حاجز الطاقة
وإذا تتذكر ما حدث ،مع الانزيمات
حسنا، ربما يمكنك تخمين .ما سيأتي
تستطيع البروتونات ان تتصرف .كما لو ان الحواجز لا وجود لها
.يشقون نفق مباشرة من خلاله
ولكن هل هذا التأثير الشبحي يحدث حقا؟
زملائي في علم الأحياء يبحثون بالفعل
لأول دليل فعلي .لتحولات الكم
علماء الأحياء حتى لا يعرفوا حقاً ،عن ميكانيكا الكم
لذلك عندما تقول لهم أن الجسيمات ،يمكن أن يكونوا في مكانين في ذات الوقت
،أنها نوع من القول !"حسنا، ليس في خلاياي، أنها لا تستطيع"
تجربتنا .تشتمل على عينات من البكتيريا
العينة الأولى ،أعدت في الماء العادي
،تحتوي على نواة الهيدروجين .أو البروتونات
،عندما تتكاثر البكتيريا .نحن ببساطة نعد التغيرات الهامة
،ولكن إذا كانت نظريتنا صحيحة
عندئذ يجب أن نكون قادرين على تغيير .المعدل الذي تحدث به الطفرات
هل تتذكر كيف اختبرنا نظرية الكم من الشم؟
ماذا لو استبدلت البروتون مع الشقيق الأكبر، الديوترون؟
هذه هي النواة .لذرة الديوتيريوم
الآن، بشكل حاسم، الديوترون هو أثقل مرتين من البروتون
وهذا ينبغي أن يؤثر كم هو سهل بالنسبة
.الديوترون إلى نفق الكم
ميكانيكا الكم هي .مليئة بالمفاجآت
.البروتونات تشق النفق بسهولة
.الديوترون ... ليس كذلك
هذه الجزيئات أثقل بكثير و .من المرجح أن ترتد مباشرة
اذا العينة الثانية من البكتيريا ،أعدت في الماء الثقيل
.الذي هو ملئ بالديوترون
نظريتنا تقول يجب عليك ان تحصل على .عدد أقل بكثير من الطفرات
وحتى الآن، فإن النتائج .مشجعة للغاية
التجارب الأولية التي قمنا بها تعطينا تلميحاً
أن معدل التحور في الواقع .منخفض في ماء بالديوتيريوم
.نجد أنه أقل ،اذا حدسي هو أننا كنا محقين
ولكن سيتعين علينا الانتظار قليلاً .قبل ان نكون متأكدين
.البرهان النهائي يكمن في المستقبل
،حتى لو كنا محقين
نفق الكم هو شكل نادر .من الطفرة
لكن نتائجنا تعدنا بأدلة دامغة
من اجل تفسير جديد لواحدة من .العمليات الأساسية للحياة
حتي مجرد احتمال آلية كم جديدة
للتطور في حد ذاته هو .مثير جدا
في الواقع، قصة علم أحياء الكم هي .مجرد بداية فقط
ما الضفدع، وابو الحناء، ذباب الفاكهة و الشجرة قد أظهروا لنا
أن آثار الكم الحقيقي .تجري في الطبيعة في كل وقت
وإذا كان هناك أي شيء تعلمناه
من تاريخ - ميكانيكا الكم، انه هذا
لا يمكن ان نكون متأكدين أبدا اين .ستأخذنا الاكتشافات الجديدة بعد ذلك
علم أحياء الكم هو .ثورة في مجال العلوم
ولكن حان الوقت لأعود إلى .قسم الفيزياء
ترجمة: صلاح المخضبي تقبلوا تحياتي