Egy kutatócsoport felfedezte, hogy a szegényes fényviszonyok között élő algák képesek ki- bekapcsolgatni egy kvantumjelenséget, a koherenciát. A jelenség szerepe az algáknál egyelőre rejtély, de a kutatók szerint segítheti a napenergia hatékonyabb begyűjtését. A csoport reményei szerint a koherencia egy élő organizmusban betöltött pontos szerepének megfejtésével számos műszaki előrelépést érhetnek el, például az organikus napcellák területén.

A kvantumfizikában egy koherens rendszer, melyben minden kvantumhullám igazodik a többihez, számos állapotban létezhet egyidejűleg, ezt a hatást nevezik szuperpozíciónak. "Parányi egysejtű algákat, úgynevezett kriptofitákat tanulmányoztunk, amik a vizek mélyén, vagy vékony jégtakarók alatt élnek, ahová nagyon kevés fény jut el" - nyilatkozott a kutatást vezető Paul Curmi, az ausztráliai Új Dél-Walesi Egyetem professzora. "A legtöbb kriptofita rendelkezik egy fénygyűjtő rendszerrel, melyben jelen van a kvantum koherencia. Találtunk azonban egy kriptofita osztályt, ahol egy fénygyűjtő fehérje alakját megváltoztató genetikai mutáció miatt ez kikapcsolódott"

A felfedezés azt jelenti, hogy a kutatók képesek lesznek felfedni a koherencia fotoszintézisben játszott szerepét a két különböző protein típussal rendelkező organizmusok összehasonlításával. Curmi szerint a koherencia fokozhatja a fotoszintézis hatékonyságát, lehetővé téve az algák szinte fény nélküli létezését. "Amint egy fénygyűjtő fehérje foglyul ejti a napfényt, a szerzett energiát a lehető leggyorsabban el kell juttatnia a reakcióközpontba, ahol az energia kémiai energiává alakul. Azt gondoltuk, hogy az energia véletlenszerű módon jut a reakcióközpontba, mint egy haza tántorgó részeg. A kvantum koherencia azonban lehetővé teszi az energia számára, hogy egyidejűleg minden lehetséges útvonalat teszteljen, mielőtt elindul a leggyorsabbon" - magyarázta.

Ennek vizsgálatához a kutatók röntgenkrisztallográfiát alkalmaztak, amivel kidolgozták három különböző kriptofita faj fénygyűjtő rendszereinek kristályszerkezetét. Eredményeik arról tanúskodnak, hogy két fajnál egy genetikai mutáció egy plusz aminosav belépéséhez vezetett, ami megváltoztatja a fehérje-komplexum szerkezetét, megszüntetve a koherenciát. "Ez azt bizonyítja, hogy a kriptofiták egy könnyed, ugyanakkor erőteljes genetikai kapcsolót fejlesztettek ki a koherencia szabályozására, valamint a fénygyűjtési mechanizmus megváltoztatásához" - mondta Curmi.

A következő lépés a különböző kriptofiták biológiájának összehasonlítása lesz, többek közt élőhelyeik tanulmányozása, amiből kiderülhet, vajon a kvantum koherencia hatás hozzájárul-e a túlélésükhöz?