Física Quântica: Os pássaros migratórios e o olfato

A física quântica estuda as coisas pequenas, muito pequenas – sistemas físicos cujas dimensões são próximas ou abaixo da escala atômica, ou seja, moléculas, átomos, elétrons, prótons e outras partículas subatômicas.

A mecânica quântica, então, representa um conjunto de regras que governa o comportamento de partículas subatômicas. Essas partículas, como já falamos, são minúsculas, e podem viajar através das paredes, podem se comportar como ondas e podem permanecer conectadas através de grandes distâncias.

Apesar da quântica ser um ramo da física que lida com tais coisas microscópicas, muitos cientistas acreditam que ela também pode descrever fenômenos macroscópicos. É o que foi discutido no Festival Mundial de Ciência, em Nova York (EUA), dia 1 de junho.

Segundo os cientistas, um crescente conjunto de provas mostra que a mecânica quântica está envolvida em processos biológicos como a fotossíntese, a migração das aves, o sentido do olfato e possivelmente até mesmo a origem da vida. E, se toda a vida é feita de átomos e outras partículas pequenas, nada mais justo, não?

Quântica grande

Os pesquisadores achavam que as peculiaridades da física quântica não afetavam objetos macroscópicos, porque esses são muito quentes e úmidos para suportar delicados estados quânticos.

Mas fomos surpreendidos novamente: a natureza sempre dá um jeito de aproveitar as leis do universo a seu favor. “A vida é feita de átomos e os átomos se comportam de forma quântica”, disse o cosmólogo Paul Davies, da Universidade Estadual do Arizona, EUA. E não é que é verdade? Sendo assim, a biologia pode usar um pouco de quântica.

O caso dos pássaros migratórios e o caso do olfato

Se você mora em uma aérea cheia de aves migratórias, pode ver, todo ano, as exatas mesmas aves. Isso porque esses animais têm um excelente senso de navegação e direção. Não importa o quão longe eles viajem, eles podem voltar não somente para a mesma região, mas para o exato lugar onde estavam inicialmente.

E como eles conseguem tal façanha? Os cientistas apostavam que os pássaros se localizavam com base no campo magnético da Terra. Mas como eles fazem isso? Eles têm um “órgão magnético” que sente esse campo?

Não. Os pássaros tem uma carta em sua manga: o entrelaçamento quântico, ou emaranhamento. O entrelaçamento é a forma como dois objetos ficam conectados mesmo que estejam a grandes distâncias. A ação de um afeta o outro.

Claro que isso é normalmente visto em partículas subatômicas – elas compartilham características mesmo que separadas. E como os pássaros podem se aproveitar esse processo?

Segundo cientistas, isso é possível nas aves graças a uma proteína dentro de suas células, chamada criptocromo.

Nós também temos essas proteínas, mas em uma forma diferente. Nas aves e em insetos como a mosca da fruta, a criptocromo-1 regula a orientação. Nos humanos, a criptocromo-2 tem ligação, por exemplo, com nosso “relógio biológico”.

Agora, uma nova teoria diz que essa proteína dá um impulso de energia em um dos elétrons de um par emaranhado nos pássaros, separando-o de seu parceiro. Em sua nova localização, o elétron experimenta uma magnitude ligeiramente diferente do campo magnético da Terra, o que altera o spin (giro) do elétron.

Com essas informações, os pássaros constroem uma espécie de “mapa interno” do campo magnético da Terra, e podem definir sua posição e direção. A teoria ganhou apoio de uma recente experiência com moscas da fruta, que, quando ficaram sem criptocromo, perderam a sua sensibilidade magnética. Louco, mas plausível.

Outro mistério que recorre à física quântica para explicação é o sentido do olfato. Antes, cientistas pensavam que nós reconhecíamos os odores porque cada molécula aromática tem uma forma, que, quando entra no nosso nariz, se liga a receptores que as reconhecem.

Só que alguns cheiros têm moléculas de formas idênticas, mas odores completamente diferentes por causa de uma pequena alteração química (por exemplo, um único átomo de hidrogênio na molécula é substituído por uma versão mais pesada conhecida como deutério).

Apesar de afetar o peso da molécula, isso não altera a sua forma, mas muda seu odor. Como sabemos a diferença? A teoria reside na capacidade de partículas quânticas de agirem como ondas. “A teoria é que mesmo que a forma da molécula seja a mesma, como sua química mudou ligeiramente, vibra de uma forma diferente. E este tipo de natureza ondulatória, que é um tipo puramente quântico de efeito, faz com que o receptor no nariz seja capaz de perceber a diferença”, diz Seth Lloyd, engenheiro mecânico do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (EUA).

Sendo assim, alguns pesquisadores estão apostando todas as suas fichas na física quântica para explicar todo tipo de mistério que cerca a biologia, inclusive o início do início da vida. Como surgiu a vida da “não vida”, do nada?

A vida é um estado distinto da matéria, portanto, há cientistas que creem que essa distinção seja quântica. Por outro lado, há os que pedem cuidado: nem tudo que é envolto em dúvida e mistério é sinônimo de física quântica. O que você acha? [LiveScience, FísicaUSP]

Fonte: HypeScience