Az ELTE kutatói közelebb vitték a tudományt Szent-Györgyi Albert álmához
A KVANTUM ÉS A BIOLÓGIA TALÁLKOZÁSA
A kutatók kimutatták, hogy bizonyos fehérjék a rend és a rendezetlenség határán, úgynevezett kvantumkritikus állapotban működnek. Ez az állapot átmenetet képez a szigetelő és a vezető között: közelről nézve az elektronok lokalizáltnak tűnnek, de apró tartományok között mégis szabadon mozoghatnak, így eljuthatnak a molekula egyik oldaláról a másikra. Úgy sejtik, hogy az evolúció bizonyos fehérjéket úgy hangolt be, hogy növelje az elektrontranszport-folyamatok hatékonyságát.
SZENT-GYÖRGYI NYOMDOKAIBAN
A gondolat, hogy a kvantummechanika alapvető szerepet játszik az élő rendszerek működésében, nem új keletű. Erwin Schrödinger 1944-es Mi az élet? című könyvében vetette fel először, hogy a biológiai folyamatokat a kvantumfizika törvényei irányíthatják. A Nobel-díjas Szent-Györgyi Albert pedig a XX. század második felében életének utolsó évtizedeit annak szentelte, hogy megtalálja a kapcsolatot a kvantummechanika és a biológia között – ám erre akkor még nem álltak rendelkezésre a szükséges kísérleti és számítástechnikai eszközök.
Papp Eszter és Vattay Gábor kutatása most ezt a történetet folytatja:
nyolcvan évvel később sikerült közelebb kerülni ahhoz a mechanizmushoz, amelyet Szent-Györgyi sejtett, de nem tudott igazolni.
A felfedezés az ELTE Természettudományi Kar Komplex Rendszerek Fizikája Tanszékén született. A tanszék nemzetközi szinten is ismert a kvantumbiológia és a komplex rendszerek kutatásában, amely ötvözi a fizika, a biológia és az informatika módszereit.
Papp Eszter biofizika szakirányon kezdte tanulmányait az ELTE-n, majd doktori munkájában a fehérjék vezetőképességének modellezésére specializálódott. Számítógépes szimulációi lehetővé tették, hogy a fehérjék háromdimenziós szerkezetéből kiindulva meghatározzák azok elektronvezetési tulajdonságait.
Témavezetője, Vattay Gábor professzor évtizedek óta kutatja a komplex rendszerek határterületeit, és a kvantumbiológia hazai úttörői közé tartozik. Munkája során több elismert külföldi kutatóval épített ki szakmai kapcsolatot. Ennek köszönhetően nemzetközi együttműködések révén kísérleti adatokat is feldolgoztak, amelyek összhangban voltak elméletükkel, és lendületet adtak a kvantumbiológia hazai kutatásának.
ÚJ PERSPEKTÍVÁK A TUDOMÁNYBAN ÉS A TECHNOLÓGIÁBAN
A kutatás új lehetőségeket nyit a miniatürizált bioelektronikai eszközök tervezésében, és közelebb vihet a kvantummechanika és a biológia kapcsolatának megértéséhez.
„Úgy érezzük, hogy Szent-Györgyi Albert ezt a fizikai mechanizmust kereshette” – fogalmazott Vattay Gábor a fém–szigetelő átmenetnél megjelenő kvantumkritikus állapotra utalva. Ugyanakkor a kutatók hangsúlyozták, hogy továbbra sincs összefüggő képünk arról, miként használja a biológia az elektromosságot – egyelőre csak annyi bizonyos, hogy teljesen másképp, mint mi emberek.
A magyar kutatók munkája egyszerre tiszteletadás a tudományos elődöknek és új kezdet a kvantumbiológia területén. Schrödinger, Szent-Györgyi és a modern kutatók gondolatai találkoznak ebben az eredményben, amely ismét megmutatja, hogy az ELTE Természettudományi Karán világszínvonalú kutatások zajlanak.
A teljes cikk itt olvasható: Qubit.hu
(Fotó: Tóth András / Qubit)
A tudományos eredményeik a Scientific Reports és a Computational and Structural Biotechnology Journal c. folyóiratban jelentek meg.