การออกแบบที่ชาญฉลาด

การออกแบบที่ชาญฉลาด

สิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงได้รับการออกแบบให้มีประสิทธิภาพ ตัวอย่างเช่น โมเลกุลของคลอโรฟิลล์ที่ดูดซับแสงที่พบในใบไม้ ไม่เพียงแต่กระจายไปทั่วเซลล์โดยพลการเท่านั้น แต่ยังอัดแน่นอยู่ในออร์แกเนลล์เล็กๆ ซึ่งอัดแน่นอยู่ในช่องว่างที่พวกมันสัมผัสกันบ่อยๆ Thorsten Ritz นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เออร์ไวน์ กล่าวว่า เมื่อถูกกระตุ้นด้วยโฟตอน คลอโรฟิลล์จะไม่แสดงตัวเป็นปัจเจกบุคคลอีกต่อไป แต่จะรวมตัวกันเพื่อสร้างระบบที่ทำงานประสานกัน

และการแสดงคอนเสิร์ตก็มีข้อดี ประการแรก 

พืชสามารถดูดซับพลังงานในช่วงแสงต่างๆ ระบบดังกล่าวยังช่วยให้โมเลกุลเม็ดสีที่ดูดซับแสงอื่นๆ เช่น แคโรทีนอยด์ ถ่ายเทพลังงานเข้าสู่ระบบได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เมื่อต้นปีนี้ นักวิทยาศาสตร์ในไอร์แลนด์และอังกฤษใช้เลเซอร์ความเร็วสูงพิเศษที่มีความยาวคลื่นสีหลากหลายเพื่อให้มองเห็นพลังงานที่เคลื่อนที่ผ่านระบบสังเคราะห์แสงได้ใกล้ยิ่งขึ้น Ian Mercer จาก University College Dublin พร้อมด้วยนักวิจัยจาก Imperial College London ได้ฉายแสงโปรตีนที่ดูดซับแสงจากแบคทีเรียสีม่วงด้วยชุดของพัลส์ที่กินเวลาน้อยกว่าหนึ่งในหมื่นของพันล้านวินาทีต่อวินาที

เมื่อกระทบกับโปรตีนของแบคทีเรีย แสงจะกระตุ้นปฏิกิริยาต่างๆ ที่ทำให้โปรตีนเปล่งแสงออกมาในที่สุด เนื่องจากพัลส์เลเซอร์ประกอบด้วยสเปกตรัมสีที่หลากหลาย โดยแต่ละสีจะสอดคล้องกับพลังงานเฉพาะ แสงที่ปล่อยออกมาจากตัวอย่างจึงให้มุมมองที่ชัดเจนของพลังงานต่างๆ ที่เล่นอยู่ภายในโปรตีน แผนที่ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าอิเล็กตรอนแต่ละตัวประสานการเคลื่อนที่ของพวกมันอย่างไรในขณะที่พวกมันกระแทกพลังงานไปมา: การเลื่อนไปทางซ้ายหรือขวาแสดงการเชื่อมต่อของอิเล็กตรอน ในขณะที่การเลื่อนในแนวตั้งบ่งชี้ว่าพลังงานกำลังถูกส่งผ่านหรือรับ

วิธีการเหล่านี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถแยกแยะการกระโดด

แบบสุ่มของพลังงานหรือพฤติกรรมของอนุภาคจากการเคลื่อนที่แบบคลื่นของอิเล็กตรอนที่ทำงานร่วมกัน การศึกษาซึ่งตีพิมพ์ใน Physical Review Letters ฉบับวันที่ 6 ก.พ. 

จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์จำลองได้ดีขึ้นว่าผลกระทบของควอนตัม เช่น การเชื่อมโยงกันมีอิทธิพลต่อการถ่ายโอนพลังงานในการสังเคราะห์แสงอย่างไร เมอร์เซอร์กล่าว

“เราต้องการดวงตาที่ดีกว่านี้เพื่อดูว่าโมเลกุลทำกลอุบายอย่างไร” เขากล่าว

ไปปั่นนกอาจให้ดวงตาอีกคู่แก่นักวิทยาศาสตร์ในการดูผลควอนตัมในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต การศึกษาชี้ให้เห็นว่านกอพยพที่จะเริ่มการเดินทางตามฤดูกาลอาจใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติควอนตัมที่เรียกว่าสปินเพื่อช่วยให้พวกมัน “มองเห็น” สนามแม่เหล็กโลกโดยใช้โปรตีนไวแสงในดวงตาของพวกมัน

แนวคิดที่ว่านกอาศัยปฏิกิริยาทางชีวเคมีบางอย่างเพื่อปรับทิศทางตัวเองระหว่างการอพยพนั้นถูกเสนอครั้งแรกเมื่อกว่า 30 ปีที่แล้ว เมื่อ 11 ปีที่แล้ว Ritz และเพื่อนร่วมงานระบุว่า cryptochrome ซึ่งเป็นโปรตีนที่มีเม็ดสีที่ไวต่อแสงเป็นโมเลกุลที่สามารถสร้างปฏิกิริยาดังกล่าวได้

Cryptochrome พบได้ในชั้นประสาทของดวงตานก การวิจัยแสดงให้เห็นว่าเมื่อ cryptochrome โต้ตอบกับความยาวคลื่นเฉพาะของแสงสีเขียวอมฟ้า มันสามารถกระตุ้นการถ่ายโอนอิเล็กตรอนแบบเรียงซ้อนคล้ายกับที่เกิดขึ้นในการสังเคราะห์ด้วยแสง

โดยปกติแล้ว อิเล็กตรอนในคริปโตโครมจะอยู่เป็นคู่ อย่างไรก็ตาม พลังงานจากแสงสามารถแยกอิเล็กตรอนออกจากกัน ทำให้เหลืออิเล็กตรอนหนึ่งตัวในโมเลกุลเดิมและส่งอีกตัวหนึ่งไปยังอีกโมเลกุลหนึ่ง ผลที่ได้คือโมเลกุลหรือไอออนที่มีประจุสองตัว

ในขั้นต้นอิเล็กตรอนในโมเลกุลเหล่านี้หมุนไปในทิศทางตรงกันข้าม อย่างไรก็ตาม เมื่อมีสนามแม่เหล็กภายนอก ไดนามิกของสปินจะเปลี่ยนไป ทำให้การวางแนวของมันสัมพันธ์กัน การหมุนรอบทิศทางทำให้เกิดปฏิกิริยาทางชีวเคมีทำให้นกสามารถรับรู้เส้นแม่เหล็กโลกในรูปแบบของสีหรือแสงที่ซ้อนทับกับสิ่งรอบตัว ริทซ์คาดเดา คล้ายกับเส้นประกลางถนน

แม้ว่านักวิทยาศาสตร์จะยังไม่ได้พิสูจน์ว่า cryptochrome สามารถสร้างปฏิกิริยานี้ในนกได้ แต่หลักฐานของทฤษฎีก็กำลังเพิ่มขึ้น

ในการศึกษา ธรรมชาติในปี 2547 ริทซ์และเพื่อนร่วมงานของเขาแสดงให้เห็นว่าการรบกวนสนามแม่เหล็กเฉพาะที่รอบๆ นกที่ถูกจับซึ่งเตรียมจะอพยพเป็นการรบกวนเข็มทิศภายในของนก ตัวอย่างเช่น การรบกวนสนาม นักวิทยาศาสตร์สามารถชักจูงให้นกบินไปในทิศทางที่ผิดได้

ฤดูใบไม้ผลิที่แล้ว ในการทดลองพิสูจน์ทฤษฎีที่ตีพิมพ์ในวารสารNatureนักวิจัยจาก University of Oxford ในอังกฤษ และ Arizona State University ใน Tempe ได้แสดงให้เห็นว่าโมเลกุลที่มีลักษณะคล้าย cryptochrome สามารถตอบสนองต่อทิศทางของสนามแม่เหล็กที่อ่อนแอได้อย่างไร เช่น ของโลก.

นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างโมเลกุลสังเคราะห์ขึ้นจากเม็ดสีที่ดูดซับแสงสามสี เมื่อฉายแสงด้วยลำแสงเลเซอร์ อิเล็กตรอนในโมเลกุลจะแยกตัวออกก่อนเป็นเวลาสั้นๆ ตามที่ทำนายไว้ จากนั้นจึงรวมตัวกันใหม่ ระยะเวลาที่อิเล็กตรอนใช้ในสถานะแยกจะแปรผันตามมุมของสนามแม่เหล็ก เมื่ออิเล็กตรอนกลับสู่สถานะจับคู่ พลังงานทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของโมเลกุล

เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>> เว็บสล็อตแท้