Профессор Нихил Малванкар, известный своими работами по теме квантовой механики и движения электронов в сверхпроводниках, сегодня пытается понять, как бактерии глубоко под землёй дышат без кислорода.
Его команда выяснила, что микроорганизмы используют эволюционный «трюк» — тончайшие белковые нити, называемые нанопроводами. С их помощью бактерии избавляются от лишних электронов, образующихся при переработке органических отходов в электричество. Этот процесс учёные образно назвали «бактериальным снорклингом»: электроны могут проходить расстояния, во сто раз превышающие размеры самих бактерий.
Ранее исследователи уже описали строение нанопроводов и их роль, но скорость движения электронов биологические теории не могли объяснить, и Малванкар вновь обратился к квантовой физике. В сотрудничестве с Уильямом Парсоном из Университета Вашингтона его группа показала, что электроны не «прыгают» по молекулярным структурам, а «скользят» по энергетическим волнам. Учёные наблюдали, что электроны ведут себя как когерентная волна, способная быстро перемещаться сквозь материал даже при комнатной температуре. По мнению авторов, это одни из первых прямых доказательств проявления квантовой механики в процессе дыхания живых организмов.
Открытие имеет большое значение и для будущего квантовых технологий. Сегодня квантовые компьютеры требуют сверхнизких температур, близких к минус 260 °C, чтобы электроны могли взаимодействовать между собой. Но бактерии, похоже, справляются с этим при обычной температуре. Если разгадать этот механизм, можно будет перенести принципы природы в создание более доступных и эффективных квантовых устройств.