如果分別討論生物學和量子力學，兩者看似沒有任何聯繫，但 80 年前，傳奇物理學家 ErwinSchrödinger 曾暗示生物系統可能由尚待發現的量子效應驅動。最近一項新研究提出，細胞可以使用量子機制處理資訊，且遠比經典生化訊號傳遞快得多。
量子效應對外部環境非常敏感，且通常只有小物體（如原子、分子）能展現出量子特性，按照量子力學標準，生物系統對量子效應來說應該是充滿敵意的環境：它們溫暖又混亂，就連基本單位（細胞）相較之下都很大。
但是去年，量子生物學實驗室（QBL）理論物理學家 Philip Kurian 團隊發現，當水溶液中許多色胺酸（Tryptophan，Trp）分子以良好蛋白質結構與單光子相互作用，會明顯表現出稱為 supertradiancience 的量子行為，使其產生的螢光現象比單分子強。
進一步講，存於各種細胞成分的色胺酸可以吸收氧化壓力（oxidative stress）產生的有害紫外線光子，並以較低、破壞性較小的能量重新發射，當色胺酸組織成大型結構，由於量子相干性，色胺酸網路表現出更高轉換效率，暗示色胺酸網路可能作為量子光纖，使真核細胞利用這些量子光學效應處理資訊，速度比傳統電化學方法快得多。
最近 Philip Kurian 在新研究將生物學與量子力學聯繫起來，並重新定義生物計算量子界限，他的研究顯示，碳基生命於地球歷史處理的訊息量可能與整個可觀測宇宙情報相當，並提出生物系統中的量子現象能在環境條件下長久存在，可能為量子生物學基礎提供新見解。
Philip Kurian 認為，色胺酸是人體必需胺基酸，對植物生長也很重要，且它不僅出現於復雜生物，諸如細菌之類的更簡單生命形式也可以代謝該分子，說明量子效應可能在真核生物演化過程發揮作用，色氨酸在細胞的量子光學行為可使細胞更高效傳遞訊息。
若量子效應是簡單生命形式處理資訊不可或缺一環，Philip Kurian 說，那麼基於碳的生命系統可能具有超越人工量子系統的計算能力。
新論文發表在《Science Advances》期刊。
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（首圖來源：pixabay）
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