كيف يقرر ذرة واحدة ما إذا كنت ترى أم لا سريع
في أعماق العين، داخل طبقة رقيقة من الخلايا، تعمل آلة جزيئية صغيرة. تلتقط الضوء وتحوله إلى إشارة يفهمها الدماغ كصورة. لكن في بعض الأحيان يحدث خطأ مطبعي في مخططات هذه الآلة — يتغير حرف واحد من الشفرة الوراثية، ويولد الإنسان أعمى.
ظل العلماء لفترة طويلة غير قادرين على فهم لماذا تكسر بعض الأخطاء المطبعية الآلة تمامًا، بينما تعمل أخطاء أخرى على إبطائها قليلًا فقط. اتضح أن الأمر ليس أن الطفرة تسد فتحة مهمة كالسدادة. الأمر أدق من ذلك: داخل البروتين يوجد نفق، يقفز عبره بروتون — جسيم صغير جدًا — من مكان إلى آخر. تخضع هذه القفزة لقوانين العالم الكمومي، حيث يمكن للجسيم أن يمر عبر الحواجز مثل شبح يمر عبر الجدار. لكن إذا أصبح الجدار أكثر سمكًا قليلًا — بمقدار جزء من الذرة فقط — فإن احتمال المرور ينخفض مئات وآلاف المرات.
لقياس هذا التأثير، جمع الباحثون بين التنبؤ الحاسوبي لشكل البروتين والحسابات الكمومية. قدموا مؤشرًا بسيطًا — النشاط الكمومي النسبي — يوضح مدى إضعاف الطفرة للنفق الكمومي للبروتون. هذا المؤشر قسم المرضى بوضوح إلى مجموعتين: أولئك الذين يعانون من عمى شديد وأولئك الذين يعانون من مسار خفيف للمرض.
الآن يمكن للأطباء التنبؤ مسبقًا بمدى خطورة المرض بمجرد النظر إلى بنية البروتين. والنهج نفسه — البحث عن "الهاويات الكمومية" في البروتينات — قد يكون مفيدًا للعديد من الأمراض الوراثية الأخرى حيث تحسم أجزاء من الأنغستروم الأمور.
لا يحدث النفق الكمومي في العين فقط. فبدون النفق الكمومي لما أشرقت الشمس: بهذه الطريقة تتغلب البروتونات على التنافر الكهربائي وتطلق التفاعلات النووية الحرارية.
في مسلسل «الفضاء» (The Expanse)، تعيد البروتوجزيئة الغريبة بناء الكائنات الحية على المستوى الكمومي — تمامًا كما تغير الطفرات في RPE65 عمل البروتين بسبب التأثيرات الكمومية.