전체 글23 생명체처럼 따뜻한 환경에서 양자현상이 유지될 수 있을까? 양자역학이라고 하면 흔히 극저온의 실험실이나 양자컴퓨터를 떠올립니다. 그런데 사람의 몸은 약 37℃이고 세포 안에는 물과 이온, 단백질을 비롯한 수많은 분자가 끊임없이 움직이고 있습니다.이렇게 따뜻하고 복잡한 생명체 안에서도 양자현상이 유지될 수 있을까요?결론부터 말하면 가능합니다.다만 여기서 중요한 것은 양자현상이 오랫동안 안정적으로 유지된다는 뜻이 아니라는 점입니다. 생체분자에서 매우 짧게 나타나는 양자효과가 특정 화학반응이나 에너지 전달 과정에 영향을 줄 가능성을 연구하는 것이 양자생물학의 핵심 질문입니다.따뜻한 환경은 왜 양자상태에 불리할까?양자계는 주변 환경과 완전히 분리되어 있지 않습니다.주변의 분자와 충돌하고 열에너지를 주고받으면서 양자상태가 환경과 상호작용합니다. 그러면 서로 다른 양자상태.. 2026. 9. 7. 효소 반응에서 동위원소 효과가 나타나는 이유 효소 반응에서 수소를 중수소로 바꾸면 반응 속도가 달라지는 경우가 있습니다. 원소는 같지만 질량이 다른 동위원소를 바꿨을 뿐인데 왜 이런 차이가 생길까요?이 현상을 이해하면 효소가 수소를 어떻게 이동시키는지, 일부 반응에서 양자 터널링이 얼마나 관여하는지도 추적할 수 있습니다.동위원소 효과란 무엇일까?동위원소 효과는 같은 원소의 서로 다른 동위원소를 사용했을 때 반응속도나 평형이 달라지는 현상입니다.효소 연구에서는 흔히 수소(H)를 질량이 약 두 배인 중수소(D)로 바꾼 뒤 반응속도를 비교합니다.수소와 중수소는 전자 구조는 거의 같지만 원자핵의 질량이 다릅니다. 그래서 결합의 진동 특성과 반응 과정에도 차이가 생깁니다.왜 중수소를 넣으면 반응이 느려질까?화학 결합은 가만히 멈춘 막대가 아니라 끊임없이 진.. 2026. 9. 7. 냄새를 양자역학으로 설명할 수 있다는 가설 냄새를 맡는 순간 우리 코에서는 단순한 화학반응만 일어나는 걸까요? 일부 과학자들은 냄새 분자의 ‘모양’뿐 아니라 분자가 떨리는 진동까지 후각 수용체가 구별할 수 있다는 가설을 제시했습니다. 이른바 ‘후각의 진동 이론’입니다.후각의 진동 이론이란 무엇일까?일반적으로 냄새 분자는 코의 후각 수용체와 결합하고, 수용체가 활성화되면서 뇌에 신호가 전달됩니다. 분자의 모양과 화학적 성질이 어떤 수용체와 결합하는지에 중요한 역할을 한다는 설명이 기본입니다.진동 이론은 여기에 한 가지 조건을 더합니다. 냄새 분자가 가진 고유한 분자 진동도 수용체가 냄새를 판별하는 데 이용될 수 있다는 것입니다.양자역학은 어디에서 등장할까?1990년대 루카 투린은 후각 수용체에서 ‘비탄성 전자 터널링’이 일어날 수 있다는 모델을 제.. 2026. 9. 6. DNA의 양성자 터널링은 돌연변이와 관련이 있을까 DNA에서 아주 작은 양성자 하나가 위치를 바꾸는 것만으로 유전정보에 오류가 생길 수 있을까요?놀랍게도 과학자들은 오래전부터 이런 가능성을 연구해왔습니다. 그 과정에서 등장하는 것이 바로 ‘양성자 터널링’입니다.DNA에서는 양성자가 어디에 있을까?DNA의 염기인 아데닌(A), 티민(T), 구아닌(G), 사이토신(C)은 수소결합을 통해 서로 짝을 이룹니다.A는 T와, G는 C와 결합하는 것이 기본입니다.그런데 이 수소결합에 참여하는 양성자는 항상 한 위치에 완벽하게 고정돼 있는 것은 아닙니다. 매우 작은 입자인 양성자는 에너지 장벽을 넘어가거나 양자 터널링을 통해 다른 위치로 이동할 가능성이 있습니다.양성자가 이동하면 토토머가 만들어질 수 있다양성자의 위치가 바뀌면 DNA 염기의 구조도 잠깐 달라질 수 있.. 2026. 9. 6. 광합성에서 양자 결맞음이 중요한 이유｜식물은 양자역학으로 에너지를 전달할까? 식물은 햇빛을 받아 에너지를 만듭니다. 너무 익숙한 설명이지만 분자 수준으로 들어가면 놀라운 질문이 하나 생깁니다.빛을 흡수한 뒤 그 에너지는 어떻게 필요한 장소까지 빠르고 효율적으로 이동할까요?이 문제를 연구하면서 등장한 개념 가운데 하나가 **양자 결맞음(quantum coherence)**입니다.한때는 광합성 생물이 양자역학을 이용해 여러 이동 경로를 동시에 탐색한다는 설명까지 등장했습니다. 하지만 연구가 축적되면서 실제 이야기는 훨씬 복잡하다는 사실이 밝혀지고 있습니다.빛을 받으면 식물 안에서 무슨 일이 일어날까?광합성의 시작은 빛의 흡수입니다.식물과 광합성 미생물의 색소 분자가 광자를 흡수하면 전자적으로 들뜬 상태가 만들어집니다. 이 에너지는 주변의 다른 색소 분자들을 거쳐 **반응중심(reac.. 2026. 9. 6. 이전 1 2 3 4 다음