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¿Se basa el olfato en un efecto cuántico?

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¿Se basa el olfato en un efecto cuántico?

Área: General — Jueves, 4 de Enero de 2007
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La controvertida teoría sobre el olfato, en la que el olor depende de mecanismos cuánticos, obtiene nuevos apoyos. El apoyo viene de un cálculo teórico realizado por el físico Marshall Stoneham y sus colaboradores de University College London. Según sus cálculos cuando olemos una esencia olorosa podríamos sentir en realidad las vibraciones moleculares de las moléculas que lo constituyen.
La teoría fue propuestas por el biofísico Luca Turin en los noventa, pero hasta ahora no se había considerado seriamente su viabilidad.
Según el propio Turin los nuevos resultados son un importante paso adelante en el desarrollo de esta idea. 
Muchos científicos habían asumido que el sentido del olfato dependía de que nuestros receptores detectaran la forma de las moléculas y que ello disparara una señal nerviosa al cerebro. El proceso sería similar al de una llave y una cerradura que encajan adecuadamente. Esta idea funciona bien en otros contextos distintos al sistema olfativo como en el sistema inmunitario. Es también el sistema que emplea la lengua para reconocer los sabores.
Sin embargo, Turin sugiere que precisamente el olfato no encaja bien en esta idea. Por ejemplo moléculas que tienen una forma casi idéntica huelen de manera muy distinta como por ejemplo los alcoholes frente a los tioles que huelen a huevos podridos. Otras moléculas cuya estructura es muy diferente huelen prácticamente igual.
Es todavía más interesante notar que dos moléculas pueden oler diferentes aunque sean la misma salvo por el uso de diferentes isótopos (un isótopo de un elemento tiene las misma propiedades químicas, pero su masa atómica es diferente al tener diferente número de neutrones en su núcleo) que dan una masa distinta manteniendo exactamente la misma forma molecular. Obviamente el olor no tiene por qué ser detectado necesariamente por humanos, y un animal es igualmente válido.
La explicación de Turin para estos hechos es que los receptores no se activan por la forma de la molécula sino por su vibración. De este modo un electrón podría saltar entre dos partes del receptor gracias a un sistema mecánico cuántico denominado efecto túnel. El electrón entonces iniciaría la señal nerviosa correspondiente al olor.
Las moléculas con diferentes isótopos tienen exactamente la misma forma (de hecho son la misma molécula) pero el contenido isotópico cambia el peso de las moléculas y por tanto el estado vibracional que la mismas pueden tener.
En el laboratorio el efecto túnel asistido por el estado vibracional ocurre de manera indiscutible, puesto que se ha observado. Lo difícil es demostrar que justo ese proceso ocurra en nuestra nariz (o en la de otros animales).
Stoneham no creyó en la teoría la primera vez que oyó hablar de ella, pero como le parecía interesante se puso a trabajar en ella. Después de unos cálculos vio que Luca podría estar en lo cierto. Ahora Stoneham y sus colaboradores trabajan en un artículo que esperan publicar pronto en Physical Review Letters.
Los físicos imaginaron una molécula olorosa que se calza en un sitio ubicado entre dos lugares de una proteína (el receptor). Uno de estos lugares actuaría como sumidero y otro como donante de electrones. En este modelo el receptor cambia cuando un electrón salta del donante al sumidero. Calcularon que el electrón puede saltar por efecto túnel a través de la barrera que representa la molécula olorosa. Justo antes de darse el efecto túnel el electrón distorsionaría el campo eléctrico de la molécula y en ese momento dicho campo vibraría como una cuerda de guitarra. Han calculado la tasa esperada a la cual el electrón del receptor puede saltar cuando llega la molécula olorosa. Concluyen que la identificación de olores mediante este sistema es teóricamente posible, con lo que dan plausibilidad a la teoría de Turin. Obviamente se necesitarán experimentos que confirmen o desmientan esta teoría.
Turin trabaja en una compañía que fabrica perfumes y se basa en su teoría de la vibración molecular para crear nuevas esencias. Según él la tasa de éxito de su compañía en esta tarea es dos ordenes de magnitud superior a la de la competencia porque utiliza esta teoría.
Piense en esta teoría cuando regale un frasco de perfume estos días, quizas esté estimulando indirectamente un sistema mecánico cuántico.
Referencias:
Turin L., . Chem. Senses , 21 . 773 – 791 (2006).
Brookes J. C., et al. Preprint.
University College London.
En Wikipedia.
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Thalia