La vita è un computer quantistico? gli organismi elaborano dati più velocemente di un supercomputer

Redazione RHC : 1 Aprile 2025 08:14

Philip Kurian, direttore del Quantum Biology Laboratory dell’Università di Howard, ha fatto una svolta nella comprensione del modo in cui gli organismi viventi elaborano le informazioni. Nel suo lavoro, pubblicato in Progressi della scienza, fu il primo a combinare tre aree fondamentali della fisica del XX secolo: la termodinamica, la teoria della relatività e la meccanica quantistica. Ciò ci ha permesso di stabilire un limite superiore alle capacità computazionali di tutte le forme di vita basate sul carbonio nell’arco della storia della Terra e di confrontarlo con il potenziale di tutta la materia nell’Universo osservabile.

Finora si riteneva che i processi quantistici si manifestassero solo in condizioni particolari e a livello micro. I computer quantistici devono essere raffreddati a temperature inferiori a quelle cosmiche e gli effetti stessi si osservano solo nelle particelle più piccole: atomi e molecole. Gli esseri viventi vivono in un ambiente caldo e caotico e le loro strutture cellulari appaiono troppo massicce per mostrare proprietà quantistiche.

Tuttavia, il gruppo di Kurian ha confutato questa nozione. Gli scienziati hanno scoperto effetti quantistici distinti nei polimeri proteici disciolti in acqua; questi fenomeni persistono anche a livello micrometrico, migliaia di volte più grandi di quanto si pensasse possibile in precedenza. E il ruolo chiave è svolto dall’amminoacido triptofano, che fa parte di molte proteine. Cattura la radiazione ultravioletta e la rilascia con minore energia a una diversa lunghezza d’onda.

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Il triptofano forma reti estese in varie strutture cellulari: microtubuli, fibrille amiloidi, recettori transmembrana, capsidi virali, ciglia, centrioli e neuroni. Attraverso il fenomeno della superradiazione, queste reti agiscono come una sorta di fibra ottica, consentendo a tutti gli organismi dotati di nuclei nelle loro cellule di utilizzare segnali quantistici per elaborare i dati.

E questo meccanismo è incredibilmente efficace. Quando le cellule scompongono il cibo, producono radicali liberi che possono emettere pericolose particelle ultraviolette ad alta energia. Le reti di triptofano assorbono le radiazioni e le convertono in una forma meno pericolosa. La scoperta potrebbe suggerire nuovi modi per proteggere il cervello dall’Alzheimer e da altre malattie neurodegenerative.

Tradizionalmente si riteneva che la segnalazione negli organismi viventi avvenisse attraverso il movimento degli ioni attraverso le membrane cellulari, un processo che richiede diversi millisecondi. Ora è diventato chiaro che la superradiazione quantistica nelle strutture cellulari avviene in un picosecondo, un miliardo di volte più velocemente.

Lo studio ha anche costretto a riconsiderare il ruolo dei protozoi nell’elaborazione delle informazioni. Nel loro lavoro, gli scienziati si concentrano spesso sul cervello e sui neuroni, dimenticando batteri, funghi e piante. Nel frattempo, queste antiche forme di vita, che costituiscono la maggior parte della biomassa terrestre, utilizzano anche gli effetti quantistici per “calcoli” complessi. E poiché sono comparsi molto prima degli animali, rappresentano la maggior parte di tutto il lavoro informativo svolto dagli esseri viventi nel corso della storia del pianeta.

La scoperta andò oltre la biologia e arrivò fino all’esplorazione spaziale. Nello spazio interstellare e sulla superficie degli asteroidi, gli scienziati hanno trovato strutture molecolari simili a quelle che gli organismi terrestri utilizzano per elaborare le informazioni a livello quantistico. Questa osservazione suggerisce che la capacità di manipolare gli stati quantistici è insita nella natura stessa della vita ed è comparsa molto prima della comparsa degli eucarioti, creature dotate di nucleo nelle loro cellule.

Philip Kurian propone un approccio speciale alla ricerca dell’intelligenza nell’Universo. Mentre l’equazione classica di Drake calcola il numero di civiltà attraverso un insieme di probabilità, il suo metodo stima il potenziale di ciascun pianeta in base alla presenza su di esso di esseri capaci di interazioni quantistiche.

Seth Lloyd del MIT, pioniere della tecnologia quantistica, ha definito il lavoro rivoluzionario. Secondo lui, ciò dimostra chiaramente che le creazioni della natura sono di gran lunga superiori ai sistemi artificiali nella loro capacità di elaborare i dati. L’autore stesso sottolinea il significato profondo della sua scoperta: nonostante i limiti che le leggi fisiche impongono alla conoscenza del mondo, l’esistenza di processi naturali così eleganti parla della massima armonia dell’universo.

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