Альтернативные теории квантовой эволюции - Alternative theories of quantum evolution

Чтобы узнать о теории, которая чаще всего ассоциируется с этим именем, см .: Квантовая эволюция.

Квантовая эволюция это гипотеза что квантовые эффекты могут смещать процесс мутации в сторону адаптивной генетической изменчивости.[1] Первая публикация на эту тему, появившаяся в рецензируемом журнале, принадлежит Василию Огрызко.[2] В 1999 году биолог Джон Джо Макфадден и физик Джим Аль-Халили опубликовал несвязанную модель адаптивный отбор за лактоза метаболизм в неметаболизирующем Кишечная палочка.[3] в котором они предложили механизм, основанный на усиленной декогеренции квантовых состояний, которые сильно взаимодействуют с окружающей средой. Макфадден опубликовал свою книгу Квантовая эволюция в 2000 г.[1]

Фон

«Классическая» дарвиновская модель эволюция из клетки основан на механизме, посредством которого клетки индивидуально подвергаются мутация, с процессом естественный отбор затем отсеивание тех мутаций, которые менее полезны для организма. Квантовая эволюция представляет собой попытку предоставить теоретический механизм, который исказил бы эти случайные мутации в пользу некоторого результата, полезного для клетки.

С самого начала следует сказать, что эта гипотеза была бы полезной только в том случае, если бы действительно были доказательства того, что какой-то адаптивная мутация возникает - другими словами, если были экспериментальные данные, показывающие, что классическая модель случайной мутации отсутствует, и что определенные мутации являются «предпочтительными» (встречаются чаще) потому что они приносят большую пользу организму. Это спорный вопрос сам по себе; Было опубликовано множество статей о загадочном феномене адаптивных мутаций, и вопрос об их происхождении и механизме остается нерешенным. На сегодняшний день не существует такого общепринятого механистического объяснения адаптивной мутации.

Механизм, предложенный квантовой эволюцией, состоит в том, чтобы представить, что конфигурация ДНК в камере содержится в квантовая суперпозиция состояний, и что «мутации» происходят в результате коллапса суперпозиции в «лучшую» конфигурацию для клетки. Сторонники этого подхода сравнивают действие ДНК с работой квантовый компьютер, который выбирает один из множества возможных результатов.

Необходимо преодолеть несколько проблем, чтобы эта гипотеза соответствовала нашим текущим знаниям о квантовая физика. Что наиболее важно, состояние квантовой суперпозиции должно длиться достаточно долго, чтобы ДНК могла выполнять свою обычную работу (производить РНК ). Без этого не было бы возможности для сравнения результатов различных мутаций и, следовательно, не было бы основы для того, чтобы система вызывала адаптивные мутации. Образование белка происходит со скоростью порядка 10 000 раз в секунду (10−5 секунд на образованный белок). Однако ДНК не транслируется напрямую в белок, вместо этого ДНК записано в информационная РНК и эта копия РНК затем используется для биосинтез белка. А ген поэтому никогда напрямую не связан со своим белковым продуктом, что делает любой возможный механизм передачи сигнала между белком и кодирующей его ДНК трудно представить без действие на расстоянии.

Хотя у некоторых по аналогии с техникой ЯМР визуализация, время когерентности заданного состояния до полсекунды,[1] этот анализ был поставлен под сомнение Мэтью Дж. Дональдом[4] (но см. также опровержение Макфаддена и Аль-Халили,[5] и ответ Дональда [6]), а времена когерентности порядка 10−13 секунды кажутся гораздо более реалистичным результатом. Это последнее время было бы слишком коротким на много порядков для образования белка, необходимого для суперпозиции квантовых состояний, чтобы повлиять на мутации.

Однако недавние данные показывают, что квантовая когерентность электронов и протонов действительно возникает в некоторых (возможно, во всех) ферментативных реакциях в живых клетках, таких как те, которые участвуют в фотосинтезе. [7] и может даже быть ответственным за огромное каталитическое повышение скорости реакции, обеспечиваемое ферментами.[8]

Если эта гипотеза действительно верна, можно было бы предположить, что подобный, более надежный процесс мог бы объяснить наблюдаемые явления, такие как очевидные «скачки» в летописи окаменелостей, адаптивными мутациями в еще большем масштабе; для этого потребовались бы даже более длительные периоды согласованности состояний, чем те, которые описаны McFadden et al.[1] однако это не было предложено ни одним из сторонников квантовой эволюции, которые ограничили свои рассуждения молекулярными процессами.

Писатель-фантаст Грег Иган, в его книге Теранезия, постулировали аналогичный механизм, согласно которому большие адаптивные мутации происходят у многих видов под агрессивным квантово-механическим воздействием нового белка.[9]

Полемика

Праймер по квантовой механике (например, из книги Дэвида Дж. Гриффитса «Введение в квантовую механику») предполагает, что само понятие о том, что молекула выбирает состояние над всеми остальными, исключительно на основе внешней системы, без одновременного воздействия на указанную молекулу. , полностью противоречит тому, как работает квантовая механика. Квантово-механические состояния зависят от таких вещей, как энергия и другие физические явления. Более того, навязывание точки зрения, что один результат является наилучшим, подразумевает, что наилучшая конфигурация нуждается в некотором формальном определении, которое не зависит от упоминания продолжительности жизни организма, воспроизводимости и т. Д. (Поскольку квантовая механика не зависит от этих вещей) и что лучшая конфигурация зависит от такие вещи, как уровни энергии, возмущения в молекуле и тому подобное. Когда все это принимается во внимание, тогда лучшее состояние, по-видимому, приводит к действительно случайной мутации в соответствии с тем, что люди воспринимают как эволюцию.

Однако теория, по крайней мере, предложенная Макфадденом и Аль-Хлайли,[10] не предлагали, чтобы определенные состояния определялись квантовой системой как «лучшие», а только то, что определенные состояния взаимодействуют с окружающей средой сильнее, чем другие состояния, и тем самым способствуют более быстрой декогеренции. Для голодающей клетки эти более интерактивные состояния - это те состояния ДНК, которые кодируют мутации, позволяющие клетке расти.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d Макфадден, Джонджо (2000). Квантовая эволюция. HarperCollins. ISBN  0-00-255948-X; ISBN  0-00-655128-9
  2. ^ Огрызко, В. В. (1997). Биосистемы 43, 83-95 [1] [2] [3] [4] [5]
  3. ^ Макфадден Дж. Дж. И Аль-Халили Дж. В. (1999). Квантовая модель адаптивной мутации. [6][постоянная мертвая ссылка ] Биосистемы 50, 203-211
  4. ^ Дональд, Мэтью Дж. (2001). Обзор Квантовая эволюция В архиве 2009-05-17 на Wayback Machine
  5. ^ Макфадден, Джонджо; Аль-Халили, Джим (2001). «Комментарий к обзору книги Мэтью Дж. Дональда« Квантовая эволюция »(Джон Джо Макфадден)». arXiv:Quant-ph / 0110083.
  6. ^ [7] В архиве 2011-09-29 на Wayback Machine "Ответ на ответ Джонджо Макфаддена и Джима Аль-Халили на мою рецензию Мэтью Дж. Дональда на книгу Джонджо Макфаддена" Квантовая эволюция ""
  7. ^ [8] «Раскрыты квантовые секреты фотосинтеза»
  8. ^ [9] «Структура и динамика фермента влияют на водородный туннель: влияние удаленной боковой цепи (I553) в липоксигеназе-1 соевых бобов»
  9. ^ Иган, Г. (1999). Теранезия. Виктор Голланц Лимитед. ISBN  0-575-06854-X.
  10. ^ Квантовая эволюция: краткое содержание page1

внешняя ссылка