FMO复合体，这是一项新审查的主题。
一场关于“量子”光合作用的长期争论可能终于要结束了。
科学家告诉我们，亚原子粒子在运动时会遵循一套奇怪的数学规则。它们只能获取特定属性的定义值(有点像在楼梯上的位置)，但是它们还可能同时获取多个值，或者纠缠在一起，使它们的值变得比常规概率允许的相关性更强。
长期以来，科学家们一直想知道这种量子古怪现象在生物学中可能扮演什么角色，尤其是在提高光合作用效率方面。2007年，曾经有一项有争议的实验发现，量子相干在植物产生能量的过程中起着关键作用。但是，现在一项新的实验综述表明，光合作用可能并不像科学家们想象的那样具有量子性。
主持这项新实验的科学家告诉我们，生物学中有许多已确立且易于理解的量子效应，都是人们多年来已经理解和看到的正常效应。例如，认为存在着意想不到的、奇怪的量子效应，就好比一个物体同时存在于两个地方，这种想法实际上并没有证据。
2007年，《自然》杂志上发表的一篇论文引发了这场争论。加州大学伯克利分校、华盛顿大学圣路易斯分校和劳伦斯伯克利国家实验室的一组科学家，对一种名为“Fenna-Matthews-Olson（FMO）”复合物的光合细菌进行了测量。这种复合物是由色素和蛋白质分子组成的，它就像一种电线，把细胞中收集阳光的部分与光合作用发生的中心连接起来。研究小组将复合物冷却到-321华氏度（-196摄氏度），并测量了它对激光脉冲的反应。他们发现了一种振荡模式，并认为这就是量子相干的证据，本质上是同时呈现多个电子态的叠加，从而找到最有效的能量传递途径。
当时，这项工作掀起了一场量子生物学的研究热潮，科学家们试图了解量子的奇异性在生物学中会出现在哪里，以及这些效应是如何以一种有意义的方式显现出来的。但从那时起，研究人员就开始质疑量子相干是否真的是导致这种振荡的原因，以及光合作用（生物体将光能转化为化学燃料的过程）是否真的需要量子相干才能达到效率。在这些研究人员中，还包括了最引人注目的德国马普所（马克斯·普朗克物质结构和动力学研究所）的德韦恩·米勒（Dwayne Miller）。
后来，研究人员综合了以往实验的证据来证明电子相干性是错误的。他们指出，原子振动也可以呈现出相关的行为，并产生相似的观察结果，而且，这些观察结果很难区分。另外，研究人员还指出，在所谓的室温（光合作用实际发生的较不极端的温度范围）下进行的实验表明，FMO复合体中的量子相干只持续了几十飞秒（这远远不足以对能量转移的效率产生有意义的影响）。他们的结论是，能量转移过程只是一个不连贯的“跳跃”过程，阳光引起的激发在分子之间跳跃，而不是由量子力学的怪异所控制的过程。
基本上，蛋白质-色素复合物不仅仅是在超低温实验室实验中单独存在，它还位于温度更高的多孔材料中。正如有些科学家所说的，所有这些复杂的因素都清楚地表明，“尽管量子生物学真的很棒，令人兴奋，但对于真实的系统来说，它太过好了，简直不可能是真的。”
还有一些没有参与这项研究的科学家也认为，新的实验综述很可能是对振荡的量子解释的致命一击。
有人同意，自然也会有人反对。持反对意见的科学家告诉我们，虽然这项研究可能会排除他们所研究的特定复合物的量子效应，但他们觉得不能以偏概全。他们认为，实验作者表明，在一些光收集复合体中，观察到的振荡特征主要是振动，因此它们在决定能量转移效率方面没有起到重要作用。然而，我们的观点如下：这一结论并不意味着量子相干，在自然界中发现的任何其他光收集复合体中都不发挥重要作用。此外，可能还有其他的生物复合物因为不同的原因而依赖于量子相干。
实际上，不论是支持还是反对，都不是量子生物学的终点，因为仍然有一些地方可以在生物系统中出现量子力学的宏观表现。例如，有一些证据表明量子过程可能是鸟类导航背后的原因。还有人怀疑它们是否对我们的嗅觉有影响。这些仍然是需要探索的重要问题。
至于光合作用，似乎没有什么特别神秘的。至少，除了数十亿年的进化之外，没有什么可以让生命从附近恒星获得的能量中发展出来。
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關鍵字: 2019未来科学大奖 量子 生物
