Podemos ter descoberto como seres vivos usam comunicação quântica

Inform?tica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/04/2025

Biologia qu?ntica

A ci?ncia hoje acredita que os organismos vivos funcionam com base na troca de informa??es por meio de sinais bioqu?micos e bioel?tricos, como os potenciais de a??o entre neur?nios, sinapses el?tricas, sinapses qu?micas, horm?nios e algumas outras mol?culas que participam da comunica??o intercelular.

Mas h? um problema fundamental nessa explica??o: A velocidade e o alcance dessas comunica??es variam amplamente, mas n?o s?o capazes de explicar uma s?rie de observa??es, das respostas fisiol?gicas a est?mulos (como a libera??o de horm?nios em situa??es de estresse ou rea??es imunol?gicas) e da comunica??o n?o localizada (comunica??o ou influ?ncia entre partes do organismo que parecem n?o estar conectadas por vias bioqu?micas ou bioel?tricas conhecidas) at? os comportamentos coordenados de grandes grupos, como cardumes de peixes e bandos de p?ssaros, com mudan?as de dire??o ocorrendo de forma quase instant?nea e sincronizada, mesmo a grandes dist?ncias.

Isto fez surgir um campo novo de estudos, envolvendo a possibilidade da ocorr?ncia de fen?menos qu?nticos na biologia. Por exemplo, fen?menos como o entrela?amento qu?ntico, essencial para a computa??o qu?ntica, podem desempenhar um papel na transfer?ncia de informa??es nos sistemas biol?gicos de modos que a bioqu?mica e a bioeletricidade cl?ssicas n?o conseguem explicar.

Inicialmente houve muito ceticismo sobre isso entre os f?sicos sobretudo porque o mundo biol?gico parece ter todas as condi??es que os fen?menos qu?nticos mais odeiam, como calor, umidade, intera??es moleculares cont?nuas, complexidade estrutural e din?mica etc - os sistemas qu?nticos s?o extremamente sens?veis a intera??es com o ambiente circundante porque essas intera??es causam a perda da coer?ncia qu?ntica, incluindo fen?menos como o entrela?amento e a superposi??o, que tipicamente s?o estudados pr?ximos ao zero absoluto, quando tudo est? "parado". ? por isso que os computadores qu?nticos devem ser mantidos em temperaturas mais frias que o espa?o sideral, e normalmente apenas objetos pequenos, como ?tomos e mol?culas, apresentam propriedades qu?nticas - e mesmo c?lulas s?o enormes em compara??o com eles.

Fen?meno qu?ntico na biologia

A equipe do professor Philip Kurian, da Universidade Howard, nos EUA, ganhou destaque recentemente nesse campo da biologia qu?ntica ao descobrir um efeito distintamente qu?ntico em pol?meros de prote?nas em solu??o aquosa, que sobrevive ?s condi??es desafiadoras na escala de micr?metros. O trabalho inclusive demonstra que esse efeito pode representar uma maneira que o c?rebro tem de se proteger de doen?as degenerativas, como Alzheimer e outras dem?ncias.

A mol?cula-chave que permite essas propriedades not?veis ? o triptofano, um amino?cido encontrado em muitas prote?nas que absorve luz ultravioleta e a reemite em um comprimento de onda maior. Isso envolve a ocorr?ncia da chamada superradi?ncia, um fen?meno regido pela mec?nica qu?ntica que ocorre quando um grupo de ?tomos alcan?a o entrela?amento, passando a se comportar de "modo coletivo", emitindo luz ao mesmo tempo - especificamente, a equipe documentou a ocorr?ncia da superradi?ncia de f?ton ?nico em ambiente biol?gico em equil?brio termal.

Agora, baseando-se naquela descoberta seminal, Kurian foi al?m, e demonstrou que a capacidade computacional da vida ? muito maior do que qualquer estimativa anterior.

Al?m dos neur?nios

Grandes redes de triptofano se formam em microt?bulos, fibrilas amiloides, receptores transmembrana, caps?deos virais, c?lios, centr?olos, neur?nios e outros complexos celulares.

A confirma??o da superradi?ncia qu?ntica nos filamentos do esqueleto celular (citoesqueleto) tem a consequ?ncia profunda de que todos os organismos eucari?ticos podem usar esses sinais qu?nticos para processar informa??es. Todos os sistemas f?sicos processam informa??es, incluindo o Universo e todos os organismos nele contidos, e agora temos a confirma??o de que os sistemas biol?gicos tamb?m fazem isso, ou seja, eles podem ser considerados como realizando c?lculos - ou fazendo computa??es, como queira.

At? agora, o elemento considerado fundamental para o processamento de informa??es biol?gicas era o neur?nio. Contudo, isso ignora o fato de que organismos aneurais - incluindo bact?rias, fungos e plantas, que formam a maior parte da biomassa da Terra - realizam computa??es sofisticadas, sem terem neur?nios. E, como esses organismos est?o em nosso planeta h? muito mais tempo do que os animais, eles constituem a vasta maioria da computa??o baseada em carbono da Terra.

Capacidade computacional da vida

Kurian agora usou a possibilidade concreta de uma troca de informa??es por meios qu?nticos nos seres vivos para recalcular a capacidade total dessa comunica??o. Para o pesquisador, como os pol?meros cont?m emissores qu?nticos, eles devem ser tratados como processadores qu?nticos, e esses emissores s?o encontrados em toda a vida eucari?tica e algumas esp?cies bacterianas.

O resultado final ? em um aumento por um fator de 10²⁰ na capacidade computacional da vida. Com isto, o n?mero de opera??es l?gicas elementares que podem ter sido realizadas pelo Universo ? "aproximadamente o quadrado do n?mero de opera??es que podem ter sido realizadas por todos os reinos da vida na Terra em toda a exist?ncia do nosso planeta," disse Kurian.

Isto cria um novo patamar para a ci?ncia da computa??o, incluindo a ci?ncia da computa??o qu?ntica, al?m de tamb?m poder ajudar a avaliar o desempenho futuro da computa??o qu?ntica. Mas Kurian entusiasma-se ainda mais, e afirma que seus c?lculos tamb?m levantam a quest?o: "Se a vida e o Universo est?o realizando computa??es sofisticadas, quais s?o exatamente as fun??es e os prop?sitos da sua computa??o?"

"Este trabalho conecta os pontos entre os grandes pilares da f?sica do s?culo XX - termodin?mica, relatividade e mec?nica qu?ntica - para uma grande mudan?a de paradigma nas ci?ncias biol?gicas, investigando a viabilidade e as implica??es do processamento de informa??es qu?nticas em ambientes ?midos em temperatura ambiente," disse Kurian. "F?sicos e cosm?logos devem mergulhar nessas descobertas, especialmente quando consideram as origens da vida na Terra e em outros lugares do Universo habit?vel, evoluindo em conjunto com o campo eletromagn?tico."

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