Nasze codzienne doświadczenie zapachu, choć powszechne i automatyczne, skrywa głębsze mechanizmy niż mogłoby się wydawać. Każdego dnia wykonujemy około 20 000 oddechów, dostarczając sobie tlenu i ogromnej ilości informacji o otaczającym nas świecie. Zmysł węchu, ten niezwykły detektyw w naszym nosie, pozwala nam identyfikować ludzi, unikać niebezpieczeństw, a nawet przywoływać odległe wspomnienia. Tradycyjne wyjaśnienie, zaproponowane przez laureatów Nagrody Nobla Lindę Buck i Richarda Axela w 2004 roku, opiera się na teorii dopasowania białek receptorowych do zewnętrznych cząsteczek niczym klucz do zamka. Ta teoria doskonale tłumaczy wiele zjawisk, jednak napotyka na trudności w wyjaśnieniu, dlaczego cząsteczki o podobnym kształcie mogą mieć zupełnie różne zapachy.
Alternatywne podejście, zaprezentowane przez profesor chemii fizycznej Elixabete Rezabal z Uniwersytetu Kraju Basków, a opracowane przez biofizyka Luki Turina i jego zespół z Massachusetts Institute of Technology (MIT) w 1996 roku, sugeruje, że to nie kształt, lecz kwantowe wibracje cząsteczek są kluczem do percepcji zapachu. Teoria ta opiera się na fakcie, że cząsteczki w temperaturze pokojowej nieustannie wibrują, a wibracje te są skwantowane, co oznacza, że przybierają określone wartości energetyczne. Luca Turin, zainspirowany złożonością zapachów perfum, opracował teorię, według której to właśnie częstotliwość tych wibracji, a nie kształt cząsteczki, decyduje o tym, jak odbieramy zapach. Jego badania sugerują, że zmysł węchu może działać na zasadzie zjawiska tunelowego, gdzie elektrony przenoszą informację o wibracjach cząsteczki do mózgu.
Eksperymenty z użyciem ciężkiej wody, która ma identyczny kształt jak zwykła woda, ale inne wibracje z powodu obecności deuteru, potwierdziły tę hipotezę. Owocówki, znane ze swojej wyostrzonej wrażliwości na zapachy, wykazały zdolność do rozróżniania między wodą a ciężką wodą, co sugeruje, że ich nosy reagują na wibracje, a nie tylko na kształt. Ta koncepcja doprowadziła do rozwoju idei „kwantowego tunelu nosowego”, mechanizmu wykorzystującego właściwości kwantowe elektronów do identyfikacji cząsteczek na podstawie ich wibracji, podobnie jak w spektrometrach laboratoryjnych.
Potwierdzenie tej teorii ma znaczące implikacje praktyczne. Luca Turin, wykorzystując swoją teorię, założył firmę Flexitral, która służy przemysłowi perfumeryjnemu. Dzięki możliwości obliczania trybów wibracyjnych cząsteczek, możliwe stało się zastępowanie drogich składników perfum tańszymi alternatywami o podobnych właściwościach wibracyjnych, a co za tym idzie – o identycznym zapachu. Elixabete Rezabal z Uniwersytetu Kraju Basków podkreśliła podczas Naukas Bilbao 2025, że mechanika kwantowa, choć wydaje się odległa, jest głęboko obecna w naszym codziennym życiu. W kontekście zmysłu węchu, dowody wskazują na to, że to właśnie wibracje są kluczem do jego funkcjonowania. Badania nad biologią kwantową zyskują na znaczeniu, sugerując, że zjawiska kwantowe odgrywają rolę w wielu procesach biologicznych, od fotosyntezy po percepcję zapachu. Zrozumienie tych subtelnych mechanizmów otwiera nowe perspektywy dla rozwoju technologii, takich jak elektroniczne nosy, które mogłyby przewyższać tradycyjne czujniki chemiczne.