Come funziona l'olfatto? La Strana Connessione Quantistica

Come funziona l'olfatto? La Strana Connessione Quantistica

Indice

1. Introduzione
2. Come funziona il senso dell'olfatto
3. Il ruolo della fisica quantistica nel senso dell'olfatto
4. Le vibrazioni molecolari e il meccanismo dell'olfatto
5. La teoria del tunnel quantistico nel senso dell'olfatto
6. L'evoluzione del senso dell'olfatto
7. Conclusioni
8. Risorse
9. Domande frequenti (FAQs)

🌺 Introduzione

Immagina di fare una passeggiata nel tuo parco preferito. Puoi sentire la rugiada del mattino, gli odori unici delle piante, il terreno e i fiori lontani. Una sensazione di calma e relax ti avvolge. Tutte queste sensazioni sono dovute alla natura particolare del tuo senso dell'olfatto. Ciò che potresti non sapere è che dentro il tuo naso si trova un dispositivo quantistico molto sensibile che utilizza la fisica complessa per fornirti la capacità di distinguere, secondo le ultime stime, un trilione di odori diversi. Come funziona in realtà il tuo senso dell'olfatto e cosa c'entra la meccanica quantistica? Scopriamolo insieme.

🌸 Come funziona il senso dell'olfatto

Per poter sentire un odore, le molecole di quella particolare sostanza devono arrivare al tuo naso. Tutto ciò che percepisci ha una certa volatilità, nel senso che emette molecole che fluttuano nell'aria e finiscono dentro il tuo naso. Quindi sia che si tratti dei fiori del mattino, del caffè, del bacon o del fetore di feci di cane, le molecole provenienti da quella fonte fluttuano nell'aria e entrano nel tuo naso. Ma come fanno queste molecole a innescare la sensazione dell'olfatto? Nella parte superiore dei passaggi nasali, dietro il naso, si trova una zona di neuroni speciali chiamata epitelio olfattivo. Questi neuroni sono dotati di piccole proiezioni chiamate ciglia, che aumentano la loro superficie esposta. Qualsiasi molecola con un odore si lega a specifici recettori olfattivi presenti su queste ciglia e stimola il neurone generando un segnale che viene trasmesso al cervello. Questo segnale si inserisce in una parte primitiva del cervello chiamata sistema limbico, che è associata alle emozioni e alla memoria. Ecco perché gli odori possono scatenare forti ricordi e reazioni emotive. Questi neuroni sono unici nel senso che provengono direttamente dal cervello e si trovano aperti all'ambiente, permettendo al sistema nervoso centrale dell'organismo di entrare direttamente in contatto con l'ambiente esterno. La domanda è ora: come vengono innescati i neuroni?

🌺 Il ruolo della fisica quantistica nel senso dell'olfatto

La spiegazione tradizionale, risalente agli anni '50, sosteneva che i recettori presenti alle estremità di questi neuroni olfattivi, che sono circa 400, potessero accettare solo determinate forme di molecole e che il tipo esatto di odore fosse determinato da come le molecole dei composti odorosi si adattassero a questi recettori, innescando una combinazione particolare dei 400 recettori olfattivi. Era come una serratura e una chiave, dove la chiave è la forma delle molecole dei composti odorosi e la serratura sono i recettori olfattivi. Una combinazione può innescare l'odore di una rosa, un'altra combinazione può innescare l'odore di uova marce e così via. Quindi, si pensava che quello che stessi effettivamente annusando fosse la forma delle molecole. Ma poi i ricercatori hanno scoperto che molecole con forme diverse possono avere lo stesso odore. Ad esempio, il cianuro ha lo stesso odore del benzaldeide, un odore simile a quello delle mandorle amare, ma hanno forme molto diverse. Da qui gli scienziati hanno concluso che deve esserci qualcos'altro oltre alla forma che determina l'odore.

🌸 Le vibrazioni molecolari e il meccanismo dell'olfatto

Ebbene, sembra che le vibrazioni delle molecole siano importanti nel determinare come percepiamo l'odore. Tutte le molecole vibrano con una certa frequenza e ritmo, che dipendono dalla loro struttura, dai legami e dal peso. È analogo ai suoni prodotti da diversi strumenti a causa delle loro diverse forme. Luca Turin, un biofisico del Centro di Ricerca Alexander Fleming in Grecia, ha condotto esperimenti utilizzando l'odore di composti dello zolfo. Ha identificato delle molecole che hanno la stessa frequenza vibrazionale dello zolfo, ma con forme molecolari completamente diverse. Quello che ha scoperto è che questi composti, con la stessa frequenza vibrazionale dello zolfo, hanno effettivamente l'odore di zolfo, nonostante le loro molecole abbiano una forma completamente diversa. La ricerca di Turin non è accettata da tutti i ricercatori nell'ambito dell'olfatto, ma se avesse ragione, come fa il nostro naso a percepire la vibrazione delle molecole attraverso meccanismi della fisica quantistica?

🌺 La teoria del tunnel quantistico nel senso dell'olfatto

Le particelle, come gli elettroni, considerate nella fisica quantistica, sono in realtà onde di probabilità fino al momento in cui vengono misurate. L'onda di probabilità è tale che, quando la particella incontra una barriera, l'onda di probabilità non si ferma alla barriera, ma continua, anche se per una breve distanza. Esiste quindi una probabilità non zero che l'elettrone attraversi la barriera e si presenti dall'altro lato, ovvero compia un tunnel quantistico. Questo è vietato nella fisica classica, ma viene osservato in natura grazie alle leggi della meccanica quantistica. Si teorizza che le vibrazioni di determinate molecole possano consentire agli elettroni di determinati recettori olfattivi di oltrepassare la barriera e innescare segnali nei neuroni e successivamente nel cervello. Diverse molecole con diverse vibrazioni possono causare diversi tassi di tunneling. Quando la molecola di interesse ha una frequenza che corrisponde all'energia del recettore, il tunnel quantistico funziona in modo tale da aprire un passaggio per consentire all'elettrone di tunnelizzare in modo più preferenziale rispetto a quando la molecola e la sua vibrazione non sono presenti. Potremmo dire che il nostro naso non solo sente le forme, ma anche le vibrazioni, utilizzando la complessa fisica della meccanica quantistica per farlo.

🌸 L'evoluzione del senso dell'olfatto

Come si è evoluto il nostro naso con il suo sofisticato meccanismo sensoriale? Turin ha una risposta interessante: dice che è il risultato di quattro miliardi di anni di R&S con finanziamenti illimitati. L'evoluzione è un processo che abbiamo probabilmente notevolmente sottovalutato. Ed è vero, se ti piacciono i nostri video, ti preghiamo di sostenerci iscrivendoti al nostro canale. L'iscrizione non ti costa nulla e significa solo che verrai informato ogni qualvolta pubblichiamo un nuovo video. Pubblichiamo circa uno o due video a settimana. Ci vediamo nel prossimo video.