Schon seit längerem steht die Frage im Raum, ob Quanteneffekte auch in der Biologie eine Rolle spielen – beispielsweise bei der Fotosynthese, dem Aufbau organischer Materie mittels Licht. Dieser Vorgang ist seit mehr als zwei Milliarden Jahren von zentraler Bedeutung für das irdische Leben. Gäbe es einen Weg, die Energieausbeute durch Quanteneffekte zu optimieren, hätte ihn die Evolution inzwischen sicherlich gefunden. Genau das wollen Gregory Scholes von der University of Toronto in Kanada und seine Kollegen nun bei zwei Arten von Meeresalgen nachgewiesen haben.
Rhodomonas salina | Gregory Scholes und sein Team untersuchten unter anderem die Alge Rhodomonas salina, die sowohl im Süßwasser als auch im Meer lebt.
Im ersten Schritt der Fotosynthese fangen Lichtsammelproteine das Sonnenlicht ein. Dann geben sie die aufgenommene Energie an ein nahe liegendes Reaktionszentrum weiter, wo mit ihrer Hilfe energiereiche chemische Verbindungen entstehen, die im Folgenden für den Aufbau von Zucker dienen. Das Team um Scholes simulierte das Sonnenlicht, indem es den Fotosynthesekomplex der Algen mit extrem kurzen Laserpulsen anregte. Per Spektroskopie verfolgten die Forscher dann den Energietransfer von den Sammelproteinen zum Reaktionszentrum. Dabei entdeckten sie Anzeichen dafür, dass sich die Energie vorübergehend gleichzeitig an verschiedenen Orten aufhält – was sich mit klassischer Physik nicht erklären lässt.
Das Superpositionsprinzip der Quantenmechanik erlaubt es Systemen dagegen, sich simultan in mehreren Zuständen zu befinden. Die Energie könne so gleichzeitig auf verschiedenen Wegen zum Reaktionszentrum fließen, was den Transfer effizienter mache, spekulieren die Forscher.
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