1
00:00:01,190 --> 00:00:05,712
Ich möchte Ihnen ein aufstrebendes
Wissenschaftsgebiet vorstellen,

2
00:00:05,712 --> 00:00:09,669
das noch spekulativ,
aber unglaublich spannend ist

3
00:00:09,669 --> 00:00:13,308
und stetig an Bedeutung gewinnt.

4
00:00:13,308 --> 00:00:17,450
Die Quantenbiologie
stellt die einfache Frage,

5
00:00:17,450 --> 00:00:18,930
ob die Quantenmechanik --

6
00:00:18,930 --> 00:00:22,106
diese seltsame, wundervolle
und weitreichende Theorie

7
00:00:22,106 --> 00:00:24,938
über die subatomare Welt
der Atome und Moleküle,

8
00:00:24,938 --> 00:00:28,434
auf die sich vieles in der heutigen
Physik und Chemie stützt --

9
00:00:28,434 --> 00:00:31,866
auch in lebenden Zellen eine Rolle spielt.

10
00:00:31,866 --> 00:00:36,459
Anders gefragt: Gibt es Prozesse,
Mechanismen oder Phänomene

11
00:00:36,459 --> 00:00:38,245
in lebenden Organismen,

12
00:00:38,245 --> 00:00:43,496
die nur durch Quantenmechanik
erklärbar sind?

13
00:00:43,496 --> 00:00:45,177
Quantenbiologie ist nicht neu.

14
00:00:45,177 --> 00:00:47,928
Es gibt sie seit Anfang der 1930er Jahre.

15
00:00:47,928 --> 00:00:51,673
Aber erst im letzten Jahrzehnt
wurden durch sorgfältige Experimente

16
00:00:51,673 --> 00:00:55,105
in biochemischen Laboren
mittels der Spektroskopie

17
00:00:55,105 --> 00:01:01,988
handfeste Beweise für bestimmte
Mechanismen gefunden,

18
00:01:01,988 --> 00:01:05,693
die nur quantenmechanisch
zu erklären sind.

19
00:01:05,693 --> 00:01:09,053
Die Quantenbiologie
führt Quantenphysiker, Biochemiker

20
00:01:09,053 --> 00:01:12,682
und Molekularbiologen zusammen --
sie ist sehr interdisziplinär.

21
00:01:12,682 --> 00:01:16,615
Ich komme aus der Quantenphysik,
bin also Kernphysiker.

22
00:01:16,615 --> 00:01:18,924
Ich habe über drei Jahrzehnte versucht,

23
00:01:18,924 --> 00:01:21,883
die Quantenmechanik zu verstehen.

24
00:01:21,883 --> 00:01:24,354
Niels Bohr, einer ihrer Gründer, sagte:

25
00:01:24,354 --> 00:01:28,234
"Wenn sie einen nicht staunen lässt,
hat man sie nicht verstanden."

26
00:01:28,237 --> 00:01:31,100
Ich bin froh, dass ich
immer noch darüber staune.

27
00:01:31,104 --> 00:01:32,879
Das ist ein gutes Zeichen.

28
00:01:32,879 --> 00:01:39,752
Aber es bedeutet, die winzigsten Gebilde
des Universums zu untersuchen --

29
00:01:39,752 --> 00:01:41,887
die Bausteine der Realität.

30
00:01:41,887 --> 00:01:45,100
Um deren Größe zu einzuschätzen,

31
00:01:45,100 --> 00:01:48,072
denken Sie an etwas Alltägliches,
wie einen Tennisball,

32
00:01:48,086 --> 00:01:51,027
und gehen zur nächst
kleineren Größenordnung:

33
00:01:51,027 --> 00:01:56,202
Von einem Nadelkopf, zu einer Zelle,
zu einem Bakterium, bis zu einem Enzym.

34
00:01:56,202 --> 00:01:58,061
Bald darauf kommt die Nanowelt.

35
00:01:58,061 --> 00:02:00,850
Von Nanotechnologie
haben Sie vielleicht gehört.

36
00:02:00,850 --> 00:02:04,564
Ein Nanometer ist ein Milliardstel Meter.

37
00:02:04,564 --> 00:02:08,924
Mein Gebiet ist der Atomkern --
der winzige Punkt innerhalb des Atoms.

38
00:02:08,924 --> 00:02:10,916
Der ist noch eine Stufe kleiner.

39
00:02:10,916 --> 00:02:13,618
Das ist das Gebiet der Quantenmechanik,

40
00:02:13,618 --> 00:02:15,542
an das sich Physiker und Chemiker

41
00:02:15,542 --> 00:02:17,203
seit langem heran tasten.

42
00:02:17,203 --> 00:02:22,085
Die Biologen, andererseits, haben sich
in meinen Augen etwas abgewandt.

43
00:02:22,085 --> 00:02:26,422
Sie sind zufrieden mit ihren
Ball-und-Stäbchen-Molekül-Modellen.

44
00:02:26,426 --> 00:02:27,538
(Lachen)

45
00:02:27,538 --> 00:02:30,364
Die Bälle sind Atome,
die Stäbe deren Verbindungen.

46
00:02:30,364 --> 00:02:32,942
Was sie nicht im Labor nachbauen können,

47
00:02:32,942 --> 00:02:35,588
erledigen heute leistungsstarke Computer,

48
00:02:35,588 --> 00:02:37,785
die riesige Moleküle simulieren können.

49
00:02:37,785 --> 00:02:42,003
Das ist ein Protein,
das aus 100 000 Atomen besteht.

50
00:02:42,003 --> 00:02:47,675
Man braucht keine Quantenmechanik,
um es zu erklären.

51
00:02:47,675 --> 00:02:50,974
Die Quantenmechanik wurde
in den 1920ern entwickelt,

52
00:02:50,974 --> 00:02:57,779
als eine Reihe schöner und mächtiger
mathematischer Regeln und Konzepte,

53
00:02:57,779 --> 00:03:00,407
die die Welt im ganz Kleinen erklären.

54
00:03:00,407 --> 00:03:03,677
Sie unterscheidet sich sehr
von unserer alltäglichen Welt,

55
00:03:03,677 --> 00:03:05,380
mit ihren Billionen von Atomen.

56
00:03:05,380 --> 00:03:09,778
Es ist eine Welt, die auf
Wahrscheinlichkeit und Zufall basiert --

57
00:03:09,778 --> 00:03:12,880
verschwommen und voller Phantome.

58
00:03:12,880 --> 00:03:18,156
In ihr können sich Teilchen
wie sich ausbreitende Wellen verhalten.

59
00:03:18,157 --> 00:03:21,039
Wenn wir Quantenmechanik
oder Quantenphysik

60
00:03:21,043 --> 00:03:26,251
als Grundlage der Realität verstehen,

61
00:03:26,251 --> 00:03:28,041
liegt die Behauptung nahe,

62
00:03:28,041 --> 00:03:30,449
die organische Chemie
fuße auf der Quantenphysik,

63
00:03:30,449 --> 00:03:32,033
weil sie die Regeln vorgibt,

64
00:03:32,033 --> 00:03:35,178
nach denen sich Atome
zu organischen Molekülen formen.

65
00:03:35,178 --> 00:03:38,491
Organische Chemie ergibt,
um einige Stufen komplexer

66
00:03:38,491 --> 00:03:42,093
die Molekularbiologie,
die zum Leben selbst führt.

67
00:03:42,093 --> 00:03:45,331
So gesehen liegt die Behauptung nahe.

68
00:03:45,331 --> 00:03:50,143
Sie sagen: "Okay, letztlich basiert
das Leben auf Quantenmechanik."

69
00:03:50,143 --> 00:03:52,561
Aber alles andere tut das auch.

70
00:03:52,561 --> 00:03:56,510
Auch die unbewegte Materie,
die aus Billionen von Atomen besteht.

71
00:03:56,510 --> 00:04:00,793
Letztlich stößt man auf die Quantenebene,

72
00:04:00,793 --> 00:04:03,560
wo man in diese Eigenartigkeit
eintauchen muss.

73
00:04:03,560 --> 00:04:06,374
Aber im Alltag können wir
das vernachlässigen,

74
00:04:06,374 --> 00:04:09,597
denn sobald man Billionen
von Atomen zusammensetzt,

75
00:04:09,597 --> 00:04:12,832
verliert sich diese Quanten-Eigenart.

76
00:04:15,288 --> 00:04:17,887
Darum geht es in der
Quantenbiologie nicht.

77
00:04:17,887 --> 00:04:20,467
Sie ist nicht so offensichtlich.

78
00:04:20,467 --> 00:04:25,174
Gewiss fußt das Leben im molekularen
Bereich auf Quantenmechanik.

79
00:04:25,174 --> 00:04:31,288
In der Quantenbiologie
sucht man nach Auffälligkeiten,

80
00:04:31,288 --> 00:04:35,758
nach ungeahnten Konzepten
in der Quantenmechanik,

81
00:04:35,762 --> 00:04:38,721
um zu sehen, ob sie wirklich
eine bedeutende Rolle

82
00:04:38,721 --> 00:04:42,663
für die Darstellung
der Lebensabläufe spielen.

83
00:04:42,663 --> 00:04:45,987
Hier ist ein perfektes Beispiel dafür,

84
00:04:45,987 --> 00:04:49,027
wie ungeahnt sich die Quantenwelt verhält:

85
00:04:49,027 --> 00:04:50,568
der Quanten-Skifahrer.

86
00:04:50,568 --> 00:04:53,146
Er scheint intakt
und bei bester Gesundheit,

87
00:04:53,146 --> 00:04:57,427
obwohl er scheinbar auf beiden Seiten
des Baumes vorbeigefahren ist.

88
00:04:57,427 --> 00:04:59,140
Beim Anblick einer solchen Spur

89
00:04:59,144 --> 00:05:01,483
denkt man wahrscheinlich an einen Stunt.

90
00:05:01,483 --> 00:05:04,818
Aber in der Quantenwelt
passiert das ständig.

91
00:05:04,818 --> 00:05:07,884
Teilchen können
mehrere Dinge gleichzeitig tun

92
00:05:07,884 --> 00:05:10,172
und an zwei Orten gleichzeitig sein.

93
00:05:10,172 --> 00:05:13,268
Sie können sich wie
sich ausbreitende Wellen verhalten.

94
00:05:13,268 --> 00:05:15,537
Es ist beinahe magisch.

95
00:05:15,537 --> 00:05:18,327
Physiker und Chemiker
haben sich fast ein Jahrhundert

96
00:05:18,327 --> 00:05:21,187
an dieser Eigenartigkeit versucht.

97
00:05:21,187 --> 00:05:22,825
Ich halte den Biologen nicht vor,

98
00:05:22,825 --> 00:05:26,214
dass sie sich die Quantenmechanik
nicht aneignen wollten oder mussten;

99
00:05:26,214 --> 00:05:28,716
denn diese Eigenartigkeit ist sehr heikel.

100
00:05:28,716 --> 00:05:33,144
Wir Physiker tun alles,
um sie in Laboren aufrecht zu erhalten:

101
00:05:33,144 --> 00:05:37,418
Wir kühlen unsere Systeme fast
auf den absoluten Nullpunkt,

102
00:05:37,418 --> 00:05:39,377
machen Experimente im Vakuum

103
00:05:39,377 --> 00:05:43,588
und versuchen, jede äußere
Störung auszuschließen.

104
00:05:43,602 --> 00:05:49,960
Das warme, chaotische und laute Milieu
einer lebenden Zelle ist ganz anders.

105
00:05:49,960 --> 00:05:52,807
Die Molekularbiologie
hat die Lebensprozesse

106
00:05:52,807 --> 00:05:58,752
im Hinblick auf chemische Reaktionen
scheinbar sehr gut beschrieben;

107
00:05:58,752 --> 00:06:03,486
reduktionistische, deterministische
chemische Reaktionen,

108
00:06:03,486 --> 00:06:08,780
die zeigen, dass das Lebendige
aus dem selben Stoff wie alles andere ist.

109
00:06:08,780 --> 00:06:11,854
Und wenn Quantenmechanik
in der Makro-Welt unwichtig ist,

110
00:06:11,858 --> 00:06:15,704
dann auch in der Biologie.

111
00:06:15,706 --> 00:06:20,030
Es gab einen Mann,
der anderer Meinung war:

112
00:06:20,042 --> 00:06:23,455
Erwin Schrödinger,
bekannt durch Schrödingers Katze,

113
00:06:23,455 --> 00:06:26,912
ein österreichischer Wissenschaftler
und Mitgründer der Quantenmechanik

114
00:06:26,912 --> 00:06:28,619
in den 1920ern.

115
00:06:28,619 --> 00:06:31,750
1944 schrieb er das Buch "Was ist Leben?",

116
00:06:31,750 --> 00:06:33,424
das enorm einflussreich war.

117
00:06:33,424 --> 00:06:35,969
Es beeinflusste Francis Crick
und James Watson,

118
00:06:35,969 --> 00:06:39,312
die Entdecker der
Doppelhelix-Struktur der DNS.

119
00:06:39,313 --> 00:06:43,041
In seinem Buch schreibt er:

120
00:06:43,041 --> 00:06:47,595
"Auf molekularer Ebene
haben lebende Organismen

121
00:06:47,595 --> 00:06:52,077
eine bestimmte Struktur,
die ganz anders ist

122
00:06:52,081 --> 00:06:56,831
als das thermodynamische Gerangel
von Atomen und Molekülen

123
00:06:56,831 --> 00:07:01,507
in unbelebter Materie
von gleicher Komplexität.

124
00:07:01,507 --> 00:07:06,512
Lebendige Materie scheint sich
nach einem Prinzip zu verhalten,

125
00:07:06,512 --> 00:07:10,370
so wie unbelebte Materie
sich auf beinahe 0 herunterkühlt,

126
00:07:10,370 --> 00:07:14,283
wenn Quanteneffekte
eine wichtige Rolle spielen.

127
00:07:14,283 --> 00:07:18,434
Die Struktur in einer lebendigen Zelle

128
00:07:18,434 --> 00:07:20,054
hat etwas Besonderes."

129
00:07:20,054 --> 00:07:23,366
Also spekulierte Schrödinger,
dass die Quantenmechanik

130
00:07:23,366 --> 00:07:26,096
für das Leben eine Rolle spielen könnte.

131
00:07:26,096 --> 00:07:29,515
Das ist ein sehr spekulativer,
weitreichender Gedanke,

132
00:07:29,515 --> 00:07:33,428
den er nicht sehr weit ausgeführt hat.

133
00:07:33,436 --> 00:07:34,803
Doch wie gesagt:

134
00:07:34,803 --> 00:07:37,516
Es gab in den letzten zehn Jahren
vermehrt Experimente,

135
00:07:37,516 --> 00:07:41,965
die nahelegen, dass
bestimmte Phänomene in der Biologie

136
00:07:41,965 --> 00:07:43,622
auf Quantenmechanik fußen.

137
00:07:43,622 --> 00:07:48,205
Ich zeige Ihnen nur die spannendsten.

138
00:07:48,215 --> 00:07:53,571
Der Tunneleffekt ist eines der
bekanntesten Phänomene der Quantenwelt.

139
00:07:53,571 --> 00:07:57,914
Im linken Kasten sieht man
die wellenartige Ausbreitung

140
00:07:57,914 --> 00:08:00,875
einer Quanten-Erscheinung;
eines Teilchens wie ein Elektron.

141
00:08:00,875 --> 00:08:04,300
Das ist kein Ball,
der gegen eine Wand prallt,

142
00:08:04,300 --> 00:08:07,843
sondern eine Welle, die mit einer
bestimmten Wahrscheinlichkeit,

143
00:08:07,843 --> 00:08:12,739
wie ein Geist eine feste Wand passiert
und gegenüber auftaucht.

144
00:08:12,739 --> 00:08:17,753
Man sieht einen blassen Lichtfleck
im rechten Kasten.

145
00:08:17,753 --> 00:08:22,379
Der Tunneleffekt beschreibt, dass ein
Teilchen auf eine feste Wand stoßen kann

146
00:08:22,379 --> 00:08:24,853
und wie durch Magie

147
00:08:24,853 --> 00:08:27,667
auf einer Seite verschwindet
und gegenüber auftaucht.

148
00:08:27,667 --> 00:08:31,903
Um einen Ball über eine Mauer zu werfen,

149
00:08:31,903 --> 00:08:35,494
muss man genug Kraft investieren,
damit er darüber fliegt.

150
00:08:35,494 --> 00:08:39,086
In der Quanten-Welt reicht es,
ihn dagegen zu werfen

151
00:08:39,086 --> 00:08:43,657
und er verschwindet mit einer Chance, die
größer als Null ist, auf der einen Seite

152
00:08:43,657 --> 00:08:45,390
und erscheint auf der anderen.

153
00:08:45,390 --> 00:08:47,632
Das ist keine Spekulation.

154
00:08:47,632 --> 00:08:50,532
Wir sind froh ...
Nein, "froh" trifft es nicht ganz.

155
00:08:50,532 --> 00:08:52,545
(Lachen)

156
00:08:52,545 --> 00:08:54,243
Es ist uns vertraut.

157
00:08:54,243 --> 00:08:56,956
(Lachen)

158
00:08:56,956 --> 00:08:59,320
Tunneleffekte passieren ständig.

159
00:08:59,320 --> 00:09:02,651
Sie sind der Grund,
dass die Sonne scheint.

160
00:09:02,655 --> 00:09:04,204
Teilchen verschmelzen

161
00:09:04,204 --> 00:09:09,396
und die Sonne verwandelt durch
den Tunneleffekt Wasserstoff in Helium.

162
00:09:09,396 --> 00:09:14,678
In den 70er und 80er Jahren
beobachtete man den Tunneleffekt

163
00:09:14,678 --> 00:09:16,280
auch in lebenden Zellen.

164
00:09:16,280 --> 00:09:22,550
Enzyme sind Arbeitstiere des Lebens,
Katalysatoren chemischer Reaktionen;

165
00:09:22,550 --> 00:09:26,770
Biomoleküle, die chemische Reaktionen
in lebenden Zellen beschleunigen --

166
00:09:26,770 --> 00:09:28,503
um viele Größenordnungen.

167
00:09:28,503 --> 00:09:31,531
Es war immer ein Mysterium,
wie sie das tun.

168
00:09:31,531 --> 00:09:32,823
Man fand heraus,

169
00:09:32,823 --> 00:09:37,745
dass einer der von Enzymen
entwickelten Tricks ist,

170
00:09:37,745 --> 00:09:42,987
subatomare Teilchen wie
Elektronen und sogar Protonen

171
00:09:42,991 --> 00:09:48,313
per Tunneleffekt von einem Teil
des Moleküls zum anderen zu bringen.

172
00:09:48,313 --> 00:09:51,154
Das ist effizient, schnell
und es kann verschwinden ...

173
00:09:51,154 --> 00:09:54,173
Ein Proton kann kann hier
verschwinden und dort auftauchen;

174
00:09:54,173 --> 00:09:56,562
Enzyme helfen dabei.

175
00:09:56,562 --> 00:09:59,225
Das wurde in den 80ern erforscht,

176
00:09:59,225 --> 00:10:03,286
insbesondere von einer Gruppe
um Judith Klinman in Berkeley.

177
00:10:03,286 --> 00:10:05,865
Andere Gruppen in Großbritannien
haben nun bestätigt,

178
00:10:05,865 --> 00:10:09,056
dass Enzyme das wirklich tun.

179
00:10:09,056 --> 00:10:11,591
Die Forschung meiner Gruppe ...

180
00:10:11,591 --> 00:10:14,075
Ich bin, wie gesagt, Kernphysiker

181
00:10:14,079 --> 00:10:17,164
und fand heraus, dass ich
das nötige Werkzeug habe,

182
00:10:17,164 --> 00:10:20,404
um Quantenmechanik
auf Atomkerne anzuwenden,

183
00:10:20,404 --> 00:10:23,404
und sie auch in anderen
Bereichen einsetzen kann.

184
00:10:23,404 --> 00:10:25,244
Wir fragten uns,

185
00:10:25,244 --> 00:10:29,846
ob der Tunneleffekt
bei DNS-Mutationen eine Rolle spielt.

186
00:10:29,846 --> 00:10:33,533
Diese Frage ist nicht neu, sie geht
auf Anfang der 60er Jahre zurück.

187
00:10:33,533 --> 00:10:36,518
Die beiden Stränge der DNS,
die Doppelhelix-Struktur,

188
00:10:36,518 --> 00:10:39,355
sind durch Sprossen verbunden --
wie eine verdrehte Leiter.

189
00:10:39,355 --> 00:10:42,866
Diese Leitersprossen
sind Wasserstoffbrücken,

190
00:10:42,870 --> 00:10:46,700
Protonen, die beide Stränge
wie Leim zusammenhalten.

191
00:10:46,704 --> 00:10:48,738
Bei näherem Hinsehen zeigt sich,

192
00:10:48,738 --> 00:10:53,845
dass sie die großen Moleküle,
die Nukleotide, zusammenhalten.

193
00:10:53,845 --> 00:10:55,300
Gehen wir noch näher heran.

194
00:10:55,300 --> 00:10:57,860
Dies ist eine Computersimulation.

195
00:10:57,860 --> 00:11:01,381
Die beiden weißen Bälle
in der Mitte sind Protonen,

196
00:11:01,381 --> 00:11:03,740
die eine doppelte
Wasserstoffbrücke bilden.

197
00:11:03,744 --> 00:11:07,918
Eines bevorzugt die eine,
eines die andere Seite der Stränge;

198
00:11:07,918 --> 00:11:12,410
der beiden vertikalen Linien,
die gerade nicht sichtbar sind.

199
00:11:12,410 --> 00:11:15,805
Manchmal springen Protonen über.

200
00:11:15,819 --> 00:11:17,745
Beachten Sie die weißen Bälle.

201
00:11:17,748 --> 00:11:20,209
Sie können die Seite wechseln.

202
00:11:20,209 --> 00:11:25,879
Wenn die DNS-Stränge
sich trennen und replizieren,

203
00:11:25,879 --> 00:11:29,102
und die beiden Protonen
am falschen Platz sitzen,

204
00:11:29,102 --> 00:11:31,195
kann das zu einer Mutation führen.

205
00:11:31,204 --> 00:11:33,096
Das weiß man seit etwa 50 Jahren.

206
00:11:33,100 --> 00:11:35,443
Aber wie wahrscheinlich
ist dieser Vorgang

207
00:11:35,447 --> 00:11:37,839
und was geht dabei vor sich?

208
00:11:37,839 --> 00:11:40,862
Springen die beiden drüber,
wie der Ball über die Mauer?

209
00:11:40,862 --> 00:11:45,094
Oder nutzen sie den Tunneleffekt,
selbst ohne genügend Energie?

210
00:11:45,094 --> 00:11:49,335
Erste Anzeichen lassen
den Tunneleffekt möglich erscheinen.

211
00:11:49,335 --> 00:11:51,519
Wir wissen nicht, wie wichtig er ist.

212
00:11:51,519 --> 00:11:54,119
Diese Frage ist noch offen.

213
00:11:54,119 --> 00:11:55,203
Sie ist spekulativ,

214
00:11:55,203 --> 00:11:57,180
aber von enormer Tragweite.

215
00:11:57,180 --> 00:12:00,440
Denn falls die Quantenmechanik
bei Mutationen mitwirkt,

216
00:12:00,440 --> 00:12:02,839
bedeutet das sehr viel

217
00:12:02,839 --> 00:12:05,531
für das Verständnis
bestimmter Mutationstypen,

218
00:12:05,531 --> 00:12:10,727
vielleicht sogar derer,
die in einer Zelle Krebs auslösen.

219
00:12:10,727 --> 00:12:16,096
Ein anderes Beispiel für Quantenmechanik
in der Biologie ist die Quantenkohärenz

220
00:12:16,096 --> 00:12:18,509
in einem der wichtigsten
biologischen Prozesse:

221
00:12:18,509 --> 00:12:22,464
Photosynthese -- Pflanzen und Bakterien
nehmen Sonnenlicht auf,

222
00:12:22,468 --> 00:12:26,188
um mit dieser Energie, Biomasse zu bilden.

223
00:12:26,195 --> 00:12:28,292
Mit der Quantenkohärenz nimmt man an,

224
00:12:28,292 --> 00:12:30,912
dass Quantenobjekte
mehrere Dinge zugleich tun.

225
00:12:30,912 --> 00:12:32,556
Wie der Quanten-Skifahrer:

226
00:12:32,556 --> 00:12:35,492
ein Objekt, das sich
wie eine Welle verhält,

227
00:12:35,496 --> 00:12:38,448
sich also nicht einfach
nach da oder dort bewegt,

228
00:12:38,448 --> 00:12:42,712
sondern mehreren Wegen
gleichzeitig folgen kann.

229
00:12:42,712 --> 00:12:46,624
Vor einigen Jahren
war die Wissenschaft geschockt,

230
00:12:46,628 --> 00:12:50,226
als eine Arbeit veröffentlicht wurde,
die experimentell nachwies,

231
00:12:50,226 --> 00:12:54,026
dass Quantenkohärenz
in lebenden Bakterien vorkommt,

232
00:12:54,026 --> 00:12:55,762
wo sie Photosynthese bewirkt.

233
00:12:55,762 --> 00:12:59,280
Danach wird das Photon,
das Lichtteilchen, das Sonnenlicht,

234
00:12:59,280 --> 00:13:02,318
das von einem Chlorophyll-Molekül
eingefangene Quantum Licht,

235
00:13:02,318 --> 00:13:04,693
in ein Reaktionszentrum weitergeleitet,

236
00:13:04,693 --> 00:13:06,921
zur Umwandlung in chemische Energie.

237
00:13:06,925 --> 00:13:09,567
Dahin gelangt es nicht nur auf einem Weg,

238
00:13:09,567 --> 00:13:11,842
sondern auf mehreren gleichzeitig,

239
00:13:11,842 --> 00:13:16,173
um das Reaktionszentrum
möglichst effizient zu erreichen,

240
00:13:16,177 --> 00:13:19,228
ohne etwa Wärme zu vergeuden.

241
00:13:19,228 --> 00:13:22,541
Quantenkohärenz in einer lebenden Zelle --

242
00:13:22,541 --> 00:13:24,711
eine außerordentliche Vorstellung,

243
00:13:24,711 --> 00:13:30,934
und dennoch erscheinen
fast wöchentlich neue Arbeiten,

244
00:13:30,934 --> 00:13:33,576
die belegen, dass dem wirklich so ist.

245
00:13:33,576 --> 00:13:38,288
Mein drittes und letztes Beispiel
ist eine wunderschöne Vorstellung;

246
00:13:38,288 --> 00:13:42,395
auch noch sehr spekulativ,
aber ich muss es Ihnen einfach erzählen.

247
00:13:42,395 --> 00:13:47,017
Das Rotkehlchen zieht jeden Herbst

248
00:13:47,021 --> 00:13:49,706
von Skandinavien in den Mittelmeerraum.

249
00:13:49,706 --> 00:13:53,067
Wie viele Meerestiere und sogar Insekten

250
00:13:53,067 --> 00:13:58,768
orientiert es sich dabei
am Magnetfeld der Erde.

251
00:13:58,768 --> 00:14:01,039
Dieses Magnetfeld ist sehr schwach:

252
00:14:01,039 --> 00:14:03,493
100-mal schwächer
als ein Kühlschrankmagnet.

253
00:14:03,493 --> 00:14:09,924
Und dennoch beeinflusst es
die Chemie eines Lebewesens.

254
00:14:09,932 --> 00:14:11,082
Das steht außer Frage.

255
00:14:11,082 --> 00:14:13,762
Ein deutsches Paar von Ornithologen,

256
00:14:13,762 --> 00:14:17,666
Wolfgang und Roswitha Wiltscko,
bestätigten in den 70er Jahren,

257
00:14:17,666 --> 00:14:21,767
dass sich das Rotkehlchen
wirklich auf das Erdmagnetfeld

258
00:14:21,767 --> 00:14:25,368
als Richtungsweiser verlässt --
ein eingebauter Kompass.

259
00:14:25,368 --> 00:14:28,357
Nur wusste man nicht, wie das geschah.

260
00:14:28,357 --> 00:14:31,411
Wir haben nur eine einzige Theorie --

261
00:14:31,411 --> 00:14:34,065
wir wissen nicht, ob sie richtig ist --

262
00:14:34,065 --> 00:14:38,569
die besagt, dass es durch die sogenannte
Quantenverschränkung passiert.

263
00:14:38,569 --> 00:14:40,971
In der Netzhaut des Rotkehlchens --

264
00:14:40,971 --> 00:14:45,191
das ist kein Witz -- in seiner Netzhaut
gibt es ein Protein namens Cryptochrom,

265
00:14:45,191 --> 00:14:46,641
das lichtsensibel ist,

266
00:14:46,641 --> 00:14:50,548
und in dem es ein quantenmechanisch
verschränktes Elektronenpaar gibt.

267
00:14:50,548 --> 00:14:53,930
Bei einer Quantenverschränkung
sind zwei Teilchen weit auseinander

268
00:14:53,930 --> 00:14:56,761
und doch miteinander verbunden.

269
00:14:56,761 --> 00:14:58,477
Sogar Einstein gefiel das nicht.

270
00:14:58,477 --> 00:15:00,640
Er nannte es "spukhafte Fernwirkung".

271
00:15:00,640 --> 00:15:02,399
(Lachen)

272
00:15:02,399 --> 00:15:05,686
Wenn Einstein sich dabei unwohl fühlte,
dürfen wir das auch.

273
00:15:05,686 --> 00:15:08,743
Zwei verschränkte Elektronen
in einem Molekül

274
00:15:08,743 --> 00:15:10,264
tanzen einen grazilen Tanz,

275
00:15:10,268 --> 00:15:12,169
der den Ausschlag gibt,

276
00:15:12,169 --> 00:15:14,864
wohin der Vogel im Erdmagnetfeld fliegt.

277
00:15:14,864 --> 00:15:17,452
Wir wissen nicht,
ob die Erklärung richtig ist,

278
00:15:17,452 --> 00:15:19,679
aber wäre es nicht spannend,

279
00:15:19,679 --> 00:15:23,069
wenn die Quantenmechanik
den Vögeln beim Navigieren hilft?

280
00:15:23,069 --> 00:15:25,790
Die Quantenbiologie steckt noch
in den Kinderschuhen.

281
00:15:25,794 --> 00:15:29,728
Sie ist immer noch spekulativ,

282
00:15:29,728 --> 00:15:33,921
aber ich glaube, dass sie auf
stichhaltiger Wissenschaft basiert.

283
00:15:33,921 --> 00:15:37,720
Ich glaube auch, dass wir
im kommenden Jahrzehnt

284
00:15:37,720 --> 00:15:42,611
mehr und mehr entdecken werden,
dass sie das Leben durchdringt;

285
00:15:42,615 --> 00:15:48,021
dass das Leben Tricks entwickelt hat,
die die Quantenwelt nutzt.

286
00:15:48,021 --> 00:15:49,454
Haben Sie ein Auge darauf.

287
00:15:49,458 --> 00:15:50,659
Vielen Dank.

288
00:15:50,659 --> 00:15:52,861
(Applaus)