量子效应是大自然的基本工具之一，它确保生命体能够更好地运作，也让我们的身体成为一个运作更为流畅的系统。
我们嗅觉背后的量子效应
还有一个领域很有可能有望帮助科学家们揭开量子生物学的奥秘，那就是气味的科学。
我们的鼻子是如何能够区分不同气味的？传统的嗅觉理论难以解释我们的鼻子如何能够辨别各种不同的气味大分子——当一些气味分子进入我们的鼻腔，现在科学界仍然不清楚之后究竟发生了什么。但不知怎的，这些分子与我们鼻腔内部的一些气味感受器之间发生了相互作用，并让我们能够识别这些气味。
一位经过训练的专业人士能够分辨数千种不同的气味。但气味分子是如何表达不同气味的，这一点目前仍然不太清楚。有很多分子在外观上几乎是完全一样的，只是在周围多了一个或两个原子，结果它们却能够表现出完全不同的气味。香草素闻起来有香草的味道，但与之结构非常相似的丁香油酚闻上去却是一股丁香的味道。有些分子的结构相互之间互为镜像，就像你的左右手那样，同样表现出不同的气味。但同样的，有些结构非常不同的分子闻上去的气味却几乎完全一样。
卢卡·图灵（Luca Turin）是希腊BSRC亚历山大·弗莱明研究院的一名化学家，他长期致力于研究分子的何种性质决定其所表现出的气味的相关课题。他说：“在嗅觉科学深处有某些非常非常特别的东西，简单来说就是，我们不知怎的能够分析不同分子和原子的能力，与我们自认为知晓的分子识别模式不相符合。”他认为，光凭分子结构这一点还无法确定其表现出来的气味，与此相反，他认为可能是分子内部的一些化学键的性质能够提供有关其气味类型的关键信息。
根据图灵关于气味和嗅觉的量子理论，当一个气味分子进入人的鼻腔并与一个气味接收器相结合，在接收器内部就会发生一种所谓的“量子隧穿效应”。
在量子隧穿效应中，一个电子可以穿过材料，从A点抵达B点，在此过程中它似乎能够绕开中间的材料而不受阻挡。和鸟类的的量子导航器相似，其中的关键环节在于共振现象。图灵认为，在气味分子中的某个特定化学键能够在特定能量作用下发生共振，从而帮助在接收器分子一侧的电子迅速移动到另一侧。只有当气味分子中的化学键在合适的能级状态下发生共振现象时，这样的隧穿效应才能发生。
当接收器内部电子迁移发生时，将会同时引发一系列的连锁反应，在此过程中将产生一个信号，告诉大脑鼻腔内的气味接收器接触到了某种特定种类的气味分子。图灵认为，这一过程对于我们的嗅觉至关重要，而这一过程从本质上来讲是基于量子效应的。他说：“嗅觉的发生需要牵扯到气味分子的化学组成。而嗅觉过程的解释能够在量子隧穿效应中得到很好的解释。”
关于图灵的这一理论，迄今最强有力的证据来自一项发现，即有两种在结构上极为不同的分子，只要它们拥有相似能级性质的化学键，那么它们所表现出来的味道就会非常相近。
图灵预测，一种名为“硼烷”的较为罕见的化学物质，其气味应该会和硫磺相似，或者说闻起来应该会有某种类似臭鸡蛋的味道。图灵此前还从未接触过这种物质，因此这种预言看起来更像是一种赌博。
但他的预测是正确的。图灵说，这对他而言就像一根链条，将两者联系在了一起。他说：“硼烷的化学结构与硫磺完全不同，它们两者之间的唯一共同点就是它们都拥有相近的共振频率。实际上，它们也是自然界中目前已知唯一两种闻上去是硫磺味道的化学物质。”
尽管对于该理论而言，这项预测本身是巨大的成功，但还不能算是最终的证明。在理想情况下，图灵希望能够完全理解鼻腔内接收器如何通过量子效应辨别不同气味分子的具体机制。他表示，目前科学家们已经非常接近于开展相关实验了。他说：“我并不想说丧气话，但我们的确正在开展相关工作。我想我们会有办法做下去的，或许我们在接下来几个月里就会取得进展。”
但不管大自然是否真的会借助量子效应帮助生命体从阳光中汲取能量，分辨南北方向，或是区分不同的味道，原子世界的奇异特性仍将告诉我们许多有关细胞内部精妙结构的信息。（结束）