癌癥很惡心，量子力學是熱門研究領域把癌癥和量子力學結合起來，很容易產生夸張的，聳人聽聞的聯想
但也有學者指出，量子力學可能是DNA突變的物理原理，導致復制錯誤，他們獲得了一些證據我們來看看是怎么回事
21世紀的大多數化學家都同意量子力學在化學中起著核心作用比如量子相干和量子糾纏決定了共價鍵的形式化學是生化過程的基礎，所以不難想象量子力學也是生化反應的基礎
但是伴隨著分子越來越大，量子相干性變得難以維持，所以大部分生化過程不需要用物理來解釋，只需要用經典的棒模型就可以了。
20年前，任何試圖用量子力學解釋生物過程的人，都會在物理和生物兩個領域遭到嘲笑當時大多數學者認為，量子力學在微觀層面是有用的，但在宏觀世界，比如生物界，作用微乎其微
他們這樣看是有道理的比如微觀世界中，粒子有一定幾率穿墻，這就是所謂的量子隧穿
雖然生物也是由粒子組成的，但是當粒子數量增加時，穿墻的可能性就降低了，所以我們在日常生活中不可能看到任何可以穿墻的生物。
英國薩里大學的物理學家吉姆·艾爾·哈利利回憶說:當時物理學的學長們告訴我不要碰這個方向，他們認為這很可笑。
可是，近20年來，研究人員發現了量子力學在一些生物過程中的重要作用，尤其是解決了一個很大的生物學問題——光合作用的效率。
在光合作用中，可以吸收光子的光敏分子，如葉綠素，被稱為發色團發色團吸收特定波長的光子，其中光子的一小部分能量轉化為熱量，即分子的振動，而大部分變成激子，即類似于粒子的能量包
激子，這個能量包，必須被傳導到一個集中的處理站——光合反應中心，才能用于生命活動但發色團簇成類似太陽能電池板——天線色素的陣列，一個發色團產生的激子需要穿過其他發色團才能到達光合反應中心
根據傳統的生物學理論，激子在發色團之間的轉移就像一個隨機傳遞的包裹，從一個發色團傳遞到另一個發色團，直到它最終到達光合反應中心這個過程被稱為福斯特耦合
但問題是，激子要經過數百個發色團才能到達目的地，每一次易手都會損失能量也就是說，越出錯，光合作用的效率越低如果光合作用的能量傳遞過程真的如此，那么它的理論效率只有50%
但是光合作用的效率是95%，高于人類已知的其他能量轉換效率，而且發生的非常快，這是傳統理論無法解釋的矛盾。
加州大學伯克利分校勞倫斯·伯克利國家實驗室的物理學家格雷厄姆·弗萊明對傳統模型的反駁如下:經典跳躍模型是不正確和不充分的，它對真實過程的描述是錯誤的，它缺乏對光合作用無與倫比的效率的解釋。
可是，很長一段時間，人們認為這個過程中沒有什么量子力學但在2007年，這種觀點被打破了弗萊明的團隊使用光合綠硫細菌Chlorobium tepidium發現，量子相干實際上用于激子的轉移
本來激子就有波粒二象性，類似于一個向四面八方擴散的波紋它可以同時探索池塘中的各種通道，即觸角色素，找到到達光合反應中心的最有效途徑
弗萊明解釋說:量子相干在光合作用的能量轉移過程中起著很大的作用，揭示了能量轉移的效率你可以同時搜索所有的能量傳輸通道，找到效率最高的一個
2010年，多倫多大學化學研究員格雷戈里·斯科爾斯及其同事發現，海洋中的隱藻門也具有類似的量子相干性。
就這樣，在短短的20年時間里，量子生物學這個術語被創造出來，并成為一門欣欣向榮的科學分支研究人員還發現了越來越多的無法用傳統理論解釋，但可以用量子力學解釋的生物現象，比如酶的催化效率，嗅覺的機理，鳥類對地球磁場的感覺等
其中，量子力學可以解釋的一個重要問題就是DNA突變。
DNA的雙螺旋結構類似于旋轉的梯子，梯子的每一個臺階其實都是一個氫鍵氫鍵實際上是連接左右堿基的質子，這個質子通常稍微靠近臺階的一側
1963年，諾貝爾物理學獎委員會委員，瑞典物理學家佩爾·奧洛夫·洛夫丁在《現代物理學評論》上發表的一篇文章中提出了一個理論假設:在DNA復制過程中，氫鍵上的質子可能處于某些量子態如果這個質子靠近臺階的錯誤一側，那么DNA就會發生突變，質子的這個錯誤就可以通過量子隧穿來實現
具體來說，在DNA復制過程中，堿基之間的氫鍵斷裂，可以與新的核苷酸結合正常情況下，堿基A和T結合，C和G結合
但是核苷酸可能會因為質子隧穿而發生變化，A會變成A*，T會變成T*這種讓洛夫丁擔憂的質子無序被稱為互變異構
別看只是頭上戴一朵花，整個基地的氣質都會變A*不像A，不愿意和合適的對象T結合，但是更容易和g的對象C結合，而T*也不喜歡A，所以更容易和g結合，這是一個大雜燴，會導致變異
洛夫丁的假設有什么道理嗎30年后，一些間接證據出現了
以前生物學家的普遍教育是突變應該是隨機發生的，所以各種突變的發生概率應該是差不多的正如理查德·道金斯在《盲目的鐘表匠》一書中提出的，進化是盲目的
可是，1988年，哈佛大學生物學家約翰·凱恩斯及其同事發現了一個不符合傳統進化論的奇怪現象:大腸桿菌可以迅速獲得有利突變。
他們把不能消化乳糖的大腸桿菌放在只有乳糖的培養皿中結果這些大腸桿菌出現了可以消化乳糖的突變，而且突變發生的速度遠遠快于理論預期，即突變是隨機發生的他們的研究發表在《自然》雜志上
為了解釋大腸桿菌的這種奇怪突變，英國薩里大學的生物學家約翰·喬·麥克法登認為這可能與量子力學有關于是，他開始向學校物理系的學者求助哈利利對麥克法登的觀點很感興趣，就這樣，他們兩人開始一起研究
Al—Khalili和麥克法登利用洛夫丁的理論提出，實際上在觀測之前，DNA的氫鍵上的質子處于疊加狀態，也就是說，不確定它會倒向有突變的一邊還是沒有突變的一邊。
以不能吃乳糖的大腸桿菌為例在遇到乳糖之前，大腸桿菌處于能消化乳糖或不能消化乳糖的疊加狀態阿爾—哈利利和麥克法登隨后通過計算指出，乳糖分子的存在使得質子態朝著能夠消化乳糖的方向坍縮，這解釋了為什么大腸桿菌的突變率超過了經典理論的預期
受這些研究的啟發，一些雄心勃勃的研究人員認為，量子力學將是攻克癌癥的突破口2013年，慕尼黑大學的化學家弗蘭克·特里克斯勒甚至提出，DNA氫鍵上的質子隧穿是物種進化的起源
可是，對于量子世界是否主導一些基本的生物過程，學術界仍有相當大的爭議量子生物學需要更多的證據來支持這些大而美的假設
在謎底揭曉之前，讓我們先帶著期待和疑問享受一會兒這種美妙的等待。
經常因為自己不夠變態而覺得和環境格格不入也許你的DNA還沒有學會量子隧道
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