Бактериородопсин — светочувствительный белок, встроенный в мембрану некоторых простейших одноклеточных организмов. При поглощении кванта света в нём запускаются процессы, самые быстрые этапы которых разворачиваются на масштабе в сотни фемтосекунд. Изображение с сайта studyblue.com
Химические реакции работают и внутри живого организма. Собственно, жизнь на атомарном уровне — это и есть идущие одновременно повсюду химические, атомные и электронные процессы внутри живых клеток. Среди жизненно важных процессов существуют и сверхбыстрые эффекты. Это прежде всего фотоиндуцированные (т. е. вызванные светом) процессы в светочувствительных биологических молекулах. На этих процессах работает фотосинтез, зрение и некоторые другие биологические реакции на свет. Эксперименты со светочувствительным белком родопсином показали, что самый первый электронный отклик такой молекулы на поглощение кванта света развивается на масштабе в сотни фс. Разумеется, чтобы детально его проследить, физикам пришлось применять методику с временным разрешением в десятки фс.
Другой пример, который активно изучается в последнее время, это поразительная эффективность фотосинтеза в некоторых бактериях. Эксперименты надежно показывают, что эти бактерии умудряются превратить поглощенный свет в энергию с помощью промежуточного возбуждения электронов за исключительно короткое время, порядка сотни фс. Более того, физики сейчас склоняются к выводу, что эти бактерии научились использовать квантовые свойства электронов для наискорейшей передачи электронного возбуждения непосредственно от фоторецепторов к самой клетке. Про некоторые тонкие детали этого процесса мы рассказывали в новости Механизм фотосинтеза использует вибронную квантовую когерентность
К настоящему времени таких примеров на пересечении биологии и фемтосекундного диапазона времен набралось не так уж мало. Для детального понимания соответствующих биологических процессов работать со столь короткими промежутками времени просто необходимо, что и оправдывает громкое название этой области биофизики — фемтобиология.
Аттосекунды. Личная жизнь атомов Фемтохимия