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@RZLHongKong · 2026-10-12 05:30

线粒体71 THz信号与“量子态”假说：每个线粒体都是71 THz的微型量子装置，生命用量子力学发电”。 2026年9月15日，bioRxiv上挂出一篇预印本《A quantum state of mitochondria in the living cell》（DOI: 10.64898/2026.09.10.750628）。作者主要来自复旦大学相关机构和上海理工大学的Bo Song团队。论文称在活细胞、新鲜组织和结构完整的线粒体中检测到一个约71.0 THz的异常振荡模式，该信号在结构被破坏后消失，并用光-物质耦合模型将其解释为“mito-polariton”（线粒体极化子），进而提出这可能是一种可调控ATP生成的量子通道。 1. 实验观察到了什么作者用傅里叶变换红外光谱（FTIR）测了：培养的人HEK-293T活细胞新鲜小鼠肾、肝、心、骨骼肌组织分离后仍保持内部结构的线粒体他们在约71.0 THz附近看到一个不能简单归属到已知单分子振动的特征（附近有CO₂的吸收峰，需拟合分离）。干燥、研磨破坏结构后，该特征消失。也就是说，它强烈依赖于线粒体的有序结构（尤其是嵴膜的脂质有序排列），而不是孤立分子本身。随后他们用弱中红外光照射活细胞10分钟： 71 THz：ATP大约增加10.3% 87 THz（脂质CH₂伸缩振动附近）：大约增加10.1% 53.7 THz对照：无明显变化频率选择性存在，但幅度有限，且目前只在一种培养细胞系上测到。 2. 他们提出的模型：mito-polariton 线粒体嵴膜富含脂质，其CH₂基团有一个约87 THz的固有振动模式。作者构建了一个光-物质耦合的量子模型：当中红外光子与这些有序排列的CH₂振动发生强耦合时，原有能级发生分裂（类似Rabi分裂），形成两个新的杂化能级——约71 THz和约103 THz。他们把这个杂化态称为mito-polariton，描述为光与物质振动的量子叠加态。71 THz落在可观测窗口；103 THz则被水和其他生物分子的强吸收带掩盖。模型预测与观测到的71 THz信号在数值上接近。极化子（polariton）本身是凝聚态物理和腔量子电动力学里的成熟概念，强耦合下确实会出现能级分裂。作者把这个物理图像套到线粒体内部的有序脂质环境上，并指出它只在结构完整时出现，符合“集体模式”而非单分子模式的特点。 3. 证据到了哪一步，还差什么有的部分： - 结构依赖的71 THz特征确实被报告，且破坏结构后消失。 - 特定频率弱光照射带来了约10%的ATP变化，对照频率没有。 - 模型在数值上能把87 THz分裂到71 THz附近。目前还没有的部分： - 这是预印本，尚未经过同行评审。 - 71 THz信号需要独立实验室复现，尤其是谱峰拟合与背景分离的细节。 - 没有直接观测到量子相干、叠加态或相干时间。模型是事后拟合，不能自动等于“已证明存在量子叠加”。 - ATP实验只在一种细胞系、有限样本量下完成，机制（是真通过极化子通道，还是其他光热/非特异效应）尚未排除干净。Bo Song本人也提到，缺少与87 THz光相关的能量转移动力学证据。 - 生物环境温热潮湿，退相干极快。量子生物学里有少数被接受的例子（如光合作用的能量转移），但把线粒体整体当成“稳定运行的量子器件”跨度很大，目前只是一个假说。简单说：他们观察到一个有趣的、结构依赖的光谱特征，并用已知物理机制（极化子）给出了一个可检验的解释；但“每个线粒体都是71 THz的量子装置、生命靠它高效发电”是媒体和传播中的夸张。 4. 为什么这件事值得留意，又不能直接当结论经典物理确实难以完美解释生命系统的高能量效率。线粒体是细胞的主要产能场所，其嵴膜结构高度有序。如果有序脂质环境真能支持某种集体光-振动耦合，并影响能量代谢，那会是量子生物学的一个新线索。频率选择性ATP变化也提供了一个可操作的实验入口。但目前它只是一个“可能的解释”，不是已确立的机制。科学史上类似“光谱特征 + 量子模型”的提议不少，最终被证伪或大幅修正的也很多。Bo Song团队2019年就在arXiv上提过髓鞘里的细胞振动极化子想法，这次是把思路延伸到线粒体。下一步真正有价值的工作是：独立复现光谱、更严格的对照（包括热效应、其他结构破坏方式）、直接探测相干性或能量转移动力学、以及在更生理的条件下验证功能相关性。在这些做出来之前，把它当成“线粒体可能存在一种有趣的集体振动模式，量子模型提供了一种解释框架”比较稳妥。生命系统里是否广泛利用量子效应，仍然是开放问题。这篇预印本贡献了一组新观测和一种假说，但远没有到“科学家已证明”的程度。保持好奇，同时对证据强度保持清醒，是对待这类工作比较合适的态度。

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