研究者在光合作用中發現更多量子過程的證據

Researchers find more evidence of quantum processes at work in photosynthesis
http://www.physorg.com/news/2011-12-evidence-quantum-photosynthesis.html

By Bob Yirka, December 7, 2011

(PhysOrg.com) -- 芝加哥大學與華盛頓大學 St. Louis 分校的研究者一起合作，發現更多證據指出，當植物利用來自太陽的能量將二氧化碳轉換成有機化合物時，量子效應也參與其中。一如他們在論文（發表在 PNAS）中所言，同調性（coherence）與植物裡面的能量流動方式有所關聯。

該團隊基於先前的研究設計出一套實驗，該研究指出（但未證明）在空間中散佈的分子之間，有某種連結使它們能彼此交互作用 -- 但在時間中散佈的（同調性）以及能量在植物內流動的方式（實際上，那利用光合作用從空氣中創造它們自己的食物）則否。

在這項新研究之前，科學家已能在某些細菌涉及光收成的蛋白質細胞（protein cells）中觀察到同調性，那似乎持續的比它理應該有的還要更久；起先，只在非常低溫的狀態下（觀察到），之後，幾乎所有在室溫下的植物都是這樣。這導致物理學家推論，那必定是一種非常有效率系統，持續傳輸能量，據此，必有某種方法使得每條可想到的葉綠素路徑同時被「對應（mapped）」，在任何過程真正開始之前，使一條最短路徑被選定；從而提出理論：量子效應也許起了作用。

為了證實這件事，該團隊研究當雷射移動通過觸鬚蛋白（antenna proteins）時的波動方式、持續追蹤波動偏移的方式。在這之中他們發現，波動與能量流動方式之間的顯著連結可輕易地以普通的三角函數來描述。此結果意味著，該團隊能以明確方式證明，同調性真的在光合作用期間涉及能量的運送方式，這表示，只要光合作用持續受到關注，微生物學家很可能得要回頭，並重新看待過程中到底發生了什麼事。到目前為止，那被認為有相當完整的理解。

該研究團隊，由 Greg Engel 所領導，透過簡短聲明表示，在植物中可以找到的簡單蛋白質細胞，在光合作用中顯然扮演一種比任何人先前所以為的、更加關鍵的角色。

※ 相關報導：

＊ The Engel group page
http://engelgroup.uchicago.edu/index.html

＊ Direct evidence of quantum transport in photosynthetic light-harvesting complexes
http://www.pnas.org/content/early/2011/12/12/1105234108.abstract

Gitt Panitchayangkoon, Dmitri V. Voronine,
Darius Abramavicius, Justin R. Caram, Nicholas H. C. Lewis,
Shaul Mukamel, and Gregory S. Engel
PNAS, December 13, 2011
doi: 10.1073/pnas.1105234108

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