Une équipe de chimistes de l'Université de Toronto vient d'apporter une contribution majeure au domaine émergent de la biologie quantique en observant des phénomènes quantiques dans le processus de photosynthèse d'algues marines. Les expériences ont démontré que lors de leur fonctionnement normal, les systèmes biologiques ont la capacité d'utiliser la mécanique quantique afin d'optimiser la photosynthèse, processus essentiel à leur survie.
Des protéines spécifiques, appelées complexes collecteurs de lumière (CCL), sont utilisées dans la photosynthèse pour capturer la lumière solaire et l'acheminer sous forme d'énergie aux "cellules solaires" de la plante, qui sont d'autres protéines connues en tant que centres de réaction.
Les chercheurs ont isolé les CCL de deux espèces d'algues marines différentes et étudié leurs fonctionnements dans des conditions normales de température grâce à un laser femtoseconde (expérience connue sous le nom de spectroscopie électronique à 2 dimensions).
Dans ces expériences, les protéines CCL ont été stimulées par des impulsions laser afin de simuler l'absorption de la lumière du soleil. Les processus en résultant, y compris les transferts d'énergie entre molécules particulières liées à la protéine, ont été suivis et chronométrés. Les experts ont alors été étonnés de trouver des preuves manifestes de l'existence d'états quantiques ayant une durée de vie étendue impliqués dans le transfert de l'énergie. Les résultats suggèrent que l'énergie de la lumière absorbée réside dans deux endroits à la fois, c'est-à-dire un état de superposition quantique, phénomène fondamental de la théorie de la mécanique quantique.
Cette découverte n'est pas sans conséquences. En premier lieu, cela signifie que les lois de probabilité de la mécanique quantique peuvent prévaloir sur les lois classiques de la cinétique dans ce système biologique complexe, même à température ambiante. L'énergie peut ainsi circuler de manière efficace en empruntant simultanément plusieurs chemins à travers les protéines "antennes". Elle soulève également d'autres questions fascinantes, telle que : est-ce que ces organismes ont développé des stratégies de récolte de la lumière grâce à la mécanique quantique pour obtenir un avantage évolutif ?
Ces travaux sont parus dans le numéro du 4 février 2010 de la revue Nature sous le titre de "Coherently wired light-harvesting in photosynthetic marine algae at ambient temperature".
. Cela permettrait de choisir les probabilités qui nous plaisent et de les rendre "réelles"