Quantenbiologie

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Die Quantenbiologie ist die Bezeichnung für ein Teilgebiet der Biophysik.[1] Sie befasst sich mit der Einwirkung von Quanten auf lebende Zellen eines Organismus und untersucht die energetischen Prozesse und Veränderungen, die dabei möglicherweise im Bereich der Atome und Moleküle auftreten.[2]

Quantenbiologische Effekte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Als der Begründer der Quantenbiologie gilt Friedrich Dessauer, der die Plancksche Quantenlehre auf die Biologie übertrug und die Auswirkung von Röntgenstrahlen auf Körperzellen untersuchte. Mit Hilfe der Treffertheorie konnte er deren Wirkung quantitativ erfassen.

Als quantenbiologische Effekte werden die Photosynthese[3], der Geruchssinn[4] sowie die Orientierung von Vögeln während ihrer Wanderungen vermutet.[5]

Tunneleffekt[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einer der zentralen nicht-trivialen Quanteneffekte in der Quantenbiologie ist der Tunneleffekt, der in Form von Protonentunneln und Elektronentunneln biochemische Reaktionen entweder ermöglicht, beeinflusst oder verstärkt.[6] So spielt Protonentunneln eine entscheidende Rolle bei spontanen Mutationen in der DNS nach dem Löwdin-DNS-Mutationsmodell. Dagegen ist Elektronentunneln ein wesentlicher Faktor bei biochemischen Reparaturmechanismen der DNS durch Redox-Kofaktoren sowie bei anderen biochemischen Redoxreaktionen (Zellatmung, Photosynthese), spielt aber auch eine Rolle bei der enzymatischen Katalyse.[6]

Quantenkohärenz[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die stärksten Hinweise auf eine Rolle der Quantenkohärenz in molekularbiologischen Prozessen beziehen sich auf den Energietransport bei der Photosynthese. Indirekte Hinweise auf die Beteiligung der Quantenkohärenz liegen bislang u. a. für neue Modelle zur Erklärung des Geruchssinns sowie zur Erklärung der Navigation der Vögel über die Wahrnehmung des Erdmagnetfeldes (Vogelkompass) vor.[7]

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Zeitschrift für quantentheoretische Biologie. Lüneburg: Walter (1960–1972; 1978–1980) ISSN 0172-9411
  • Kurt Sommermeyer: Quantenphysik der Strahlenwirkung in Biologie und Medizin. Leipzig: Geest & Portig 1952
  • Friedrich Dessauer: Quantenbiologie: Einführung in einen neuen Wissenszweig. Berlin; Göttingen; Heidelberg: Springer 1954 (2. Aufl., hrsg. u. erg. von Kurt Sommermeyer 1964)
  • Pascual Jordan: Die Physik und das Geheimnis des organischen Lebens. Braunschweig: Vieweg 21943
  • Karl Kaindl: Quantenbiologie. Wien: Hollinek 1951
  • Gisela Rink: Prof. Dr. Friedrich Dessauer (1881 - 1963): sein Weg zur Tiefentherapie, Quantenbiologie und Naturphilosophie. Frankfurt (Main), Univ., Diss., 1991
  • Elisabeth Rieper: Quantum coherence in biological systems. Singapore, Univ., Diss., 2011 Volltext

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Quantenbiologie Definition im Duden
  2. Nichttriviale Quanteneffekte in biologischen Systemen „Bisher ist jedenfalls noch vollkommen offen, ob und wie sich die Natur solche fragilen Quantenphänomene zu Nutze macht.“ Maike Pollmann in Wissenschaft-Online (20. August 2008).
  3. E. Collini, C. Y. Wong1, K. E. Wilk, P. M. G. Curmi, P. Brumer, G. D. Scholes: Coherently wired light-harvesting in photosynthetic marine algae at ambient temperature in: Nature 463, 644–647 (4. Februar 2010), doi:10.1038/nature08811
  4. Study Bolsters Quantum Vibration Scent Theory in Scientific American 2013
  5. Leben in der Quantenwelt in Spektrum der Wissenschaft
  6. a b F. Trixler: Quantum Tunnelling to the Origin and Evolution of Life. In: Current Organic Chemistry. Band 17, Nr. 16, August 2013, S. 1758–1770, doi:10.2174/13852728113179990083, PMC 3768233 (freier Volltext).
  7. S. Lloyd: Quantum coherence in biological systems. In: Journal of Physics: Conference Series. Band 302, 2011, S. 012037, doi:10.1088/1742-6596/302/1/012037. (Volltext)