Você sabia que a vida em nosso planeta depende de processos tão pequenos e intrigantes que desafiam nossa compreensão da realidade? A biologia quântica é uma área que investiga como as leis da mecânica quântica – que governam os fenômenos nas dimensões moleculares, atômicas e subatômicas – desempenham papéis fundamentais em sistemas biológicos. 

Embora todos os fenômenos biológicos ocorram em escalas atômicas e moleculares – e, portanto, sejam governados pelas leis da mecânica quântica –, nem todos os fenômenos quânticos são relevantes para a biologia quântica. A diferença está na escala, na duração e no impacto desses fenômenos sobre funções desempenhadas pelos organismos vivos.

Esse campo fascinante explora temas como visão, olfato, consciência, fotossíntese e até mesmo como os animais se orientam pelo campo magnético da Terra. 

Vamos descobrir como o invisível molda a vida que nos rodeia?

Como algumas espécies conseguem sentir e usar o campo magnético da Terra para se orientar? Imagine um pássaro cruzando continentes durante sua migração. Como ele sabe para onde ir? Como não se perde? 

Uma das respostas mais interessantes para essas questões vem da magnetorrecepção, a capacidade de detectar o campo magnético terrestre. 

Pesquisas sugerem que esse fenômeno pode envolver reações químicas quânticas em uma proteína chamada criptocromo, presente nos olhos de algumas aves. Quando a luz atinge essa proteína, ela pode gerar pares de elétrons que se comportam como pequenas agulhas de bússola, ajudando o animal a perceber o campo magnético.

Para nos aprofundarmos nisso, vamos explorar o funcionamento desses pares de elétrons. Dentro do criptocromo, a absorção de um fóton (partícula de luz) fornece energia para um elétron, fazendo com que ele se mova para uma região diferente da molécula dessa proteína. Esse deslocamento abre espaço para um novo elétron ocupar aquele lugar. 

Esse novo elétron não surge do nada: ele já estava previamente pareado com outro elétron em uma molécula vizinha de criptocromo. Quando esse par é formado, as propriedades quânticas desses elétrons ficam interligadas, de modo que eles passam a se comportar como uma coisa só. Esse fenômeno é conhecido pelos físicos como ‘estado emaranhado’.

Esse par de elétrons, assim como todas as partículas, tem uma propriedade denominada spin, que – para nossos propósitos aqui – pode ser comparada à carga elétrica. Enquanto a carga diz como a partícula interage com a eletricidade, o spin rege como a partícula interage com campos magnéticos. 

No caso dos elétrons emaranhados, o spin pode alternar entre duas configurações distintas, oscilando com um ritmo característico, semelhante ao compasso marcado por um metrônomo musical – como se os elétrons estivessem ‘dançando’ ao som de, digamos, um samba-enredo.

Esse ritmo das alterações no valor do spin é influenciado pelo ambiente – sendo particularmente sensível ao campo magnético da Terra –, o que pode alterar o resultado de reações químicas que, por sua vez, geram sinais elétricos que chegam ao cérebro do animal e o orientam espacialmente.

Esse mecanismo se comporta como uma bússola quântica biológica, cuja precisão ajuda as aves a navegar longas distâncias – nas quais pequenos erros podem resultar em grandes desvios – e a chegar com exatidão a seus destinos.

O que nos permite distinguir cheiros? Por que o café tem um aroma tão distinto? Como um cachorro consegue farejar algo a quilômetros de distância? 

A biologia quântica pode ter a resposta.

Além da ideia de que cada molécula tem uma ‘forma’ que se encaixa perfeitamente em proteínas (receptores) no nariz, há uma teoria intrigante baseada na física quântica. Ela propõe que, quando uma molécula interage com um receptor olfativo, elétrons deste último podem ‘saltar’ de um lugar para outro, auxiliados por fenômenos quânticos. Esse salto gera um sinal que o cérebro interpreta como um cheiro.

Esse processo – chamado ‘hipótese do tunelamento vibracional’ – sugere que as moléculas de ‘cheiro’ não só se encaixam nos receptores como chaves em fechaduras, mas também vibram em frequências específicas. 

Essas vibrações permitem que elétrons atravessem barreiras de energia – fenômeno conhecido como tunelamento quântico. Esse mecanismo poderia explicar por que somos capazes de distinguir milhares de odores diferentes com uma precisão impressionante.

Imagine esse mecanismo como os instrumentos de uma orquestra: cada molécula tem sua própria ‘nota’ (vibração), e nosso nariz é o maestro que interpreta a sinfonia quântica dos cheiros.