Митохондриите превръщат хранителните вещества в енергия за клетките с удивителна и все още не напълно разбрана ефективност. Изследователи от Китай предположиха, че отчасти тази висока производителност може да е свързана с квантови ефекти. В експерименти с живи клетки, тъкани от мишки и изолирани митохондрии те откриха необичайна вибрация в митохондриите, която вероятно има квантова природа.
При изследването на клетки и тъкани от човешки и миши органи и мускули учените от Шанхайския университет за наука и технологии са използвали инфрачервена спектроскопия с преобразуване на Фурие, метод, който показва как пробите реагират на различни честоти на инфрачервената светлина. На честота от 71 THz изследователите откриха необичаен сигнал. Той се появява в живите клетки, тъкани на мишки и изолирани митохондрии, но изчезва, след като пробите се изсушат и се смелят, тоест след като техните подредени структури бъдат разрушени.
Какво означава този сигнал, все още не е ясно, пише Science Alert. Изследователите обаче предположиха, че частиците светлина вътре в митохондрията се свързват с колективните колебания на нейните метиленови връзки, образувайки общо хибридно състояние, наречено поляритон, съчетаващ свойствата на светлината и материята. Това е квантов ефект, тъй като свързаната система се описва като суперпозиция на светлина и молекулна вибрация с различни квантови енергийни нива. Според модела взаимодействието разделя първоначалната вибрация с честота 87 THz на две нови нива: приблизително 71 THz и 103 THz.
Новият сигнал
Предсказаното от модела долно ниво съвпада с загадъчния сигнал от 71 THz, открит в живи проби, а горното ниво се припокрива с вибрациите на водата и другите биологични молекули, което затруднява неговото разпознаване. Средната дължина на активните митохондрии съвпада с дължината на вълната на светлината от 87 THz вътре в тях, така че митохондриите могат да действат като микроскопични камери, които за кратко задържат светлината и правят възможно това взаимодействие.
Според хипотезата митохондриалното квантово състояние трябва да повишава ефективността на цикъла на трикарбоновите киселини, като влияе върху производството на АТФ. За да демонстрират този механизъм директно, учените подлагаха живи клетки на инфрачервено лъчение в продължение на 10 минути. Светлината с честота 71 THz съвпада с необичаен сигнал, а тази с честота 87 THz е с метиленовата вибрация, която, както се смята, я генерира. И в двата случая ефектът беше сходен: увеличение на производството на АТФ при честота 71 THz с 10,3%, а при 87 THz е с 10,1%.
Експериментът на китайските учени не доказва окончателното съществуването на квантово състояние в клетките: първо трябва да се потвърди моделът чрез наблюдения и да се изключат другите обяснения. Експериментът с АТФ също така включваше само една култивирана линия от човешки клетки. Няма увереност, че същият механизъм управлява метаболизма в целия организъм на животните или човека.
Въпреки това авторите описват интригуващата възможност клетъчните електроцентрали да работят не само за сметка на химичните процеси. Не е изключено в митохондриите да действат странните закони на квантовата физика.