Vibrationen, Quanten und Biologie

Die Quantenbiologie ist ein aufstrebendes Forschungsfeld, das sich mit der experimentellen und theoretischen Erforschung nicht-trivialer quantenmechanischer Phänomene in biologischen Systemen beschäftigt. In diesem tutorialartigen Überblick wollen wir grundlegende Annahmen und Fragen in diesem Bereich herausarbeiten, grundlegende Entwurfsprinzipien identifizieren und ein zentrales zugrunde liegendes Thema entwickeln – die Dynamik von quantendynamischen Netzwerken in Anwesenheit einer Umgebung und das fruchtbare Zusammenspiel, das zwischen beiden entstehen kann. Anhand von drei biologischen Phänomenen, deren Verständnis als notwendigen quantenmechanischen Prozessen zugeschrieben wird, nämlich der Anregung und dem Ladungstransfer in photosynthetischen Komplexen, der Magnetorezeption bei Vögeln und dem Geruchssinn, zeigen wir, dass dieses zugrunde liegende Thema all diese Aspekte umfasst und somit seine breitere Relevanz als archetypisches Rahmenwerk für die Quantenbiologie nahelegt.