[Sunnata]

3. Những hiện tượng sinh học từ góc nhìn lượng tử

3.1 Enzyme và Collagen

Chất xúc tác là chất thúc đẩy một phản ứng hóa học biến chất A thành chất B. Không có nó A không bao giờ thành B hay chỉ xảy ra rất chậm. Nước (H2O) là hợp chất chứa hydrogen và oxyen. Nhưng khi ta trộn khí hydrogen và khí oxygen vào nhau nó sẽ không bao giờ thành nước. Chỉ khi nào có một tia lửa được bắn vào hỗn hợp khí hydrogen và oxygen thì hai nguyên tố này mới kết hợp thành nước. Tia lửa là chất xúc tác. Xung quanh ta đầy chất xúc tác, nhân tạo lẫn thiên nhiên. Ta cần chất xúc tác cho mọi nhu yếu phẩm thường ngày. Bột biến thành bánh mì, sữa biến thành sữa chua, cá thành nước mắm, gạo thành rượu, bột cây thành giấy, dầu thô thành plastics, tất cả nhờ vào chất xúc tác.

Hình 2: Cấu trúc phân tử của một enzyme thiên nhiên. (Nguồn: Google)

Enzyme là phân tử protein, một chất xúc tác nguyên thủy từ khi có sự sống xuất hiện (Hình 2). Hàng tỷ năm của sự tiến hóa được hoàn thiện nhờ vào enzyme toàn năng trong chức năng xúc tác. Thuật ngữ "enzyme" cũng không xa lạ đối với những người nội trợ. Các nhà sản xuất bột giặt đã từng tung ra thị trường bột giặt enzyme. Enzyme trong bột giặt là hợp chất nhân tạo có tác dụng tẩy chất bẩn mà không cần dùng đến nước ấm để tiết kiệm năng lượng. Đây là một cơ chế xúc tác rất đơn giản khi so với những gì xảy ra trong sinh thực vật. Có hàng triệu enzyme thiên nhiên trong động thực vật làm vô số những việc xúc tác khác nhau để cơ thể nhanh chóng chế tạo chất hay tiêu hủy chất. Nếu không có chúng thì quả đất ngày nay vẫn còn trong thời kỳ mông muội chỉ toàn là sỏi đá vô tri như vài trăm triệu năm trước. Enzyme là cỗ máy làm việc để duy trì sự sống. Có thể nói không có enzyme thì không có sự sống.

Động thực vật từ hoa lá, con vi khuẩn đến con người là một lò phản ứng sinh hóa học hoạt động ngày đêm không ngơi nghỉ, tiêu hủy và tái tạo vô số các nối kết giữa các phân tử để hủy chất cũ và tạo chất mới nhằm thỏa mãn nhu cầu của cơ thể và thích ứng sự biến đổi với môi trường xung quanh. Các phản ứng này được chi phối bởi nhiệt và enzyme. Một câu hỏi được đặt ra là trong cơ chế của những phản ứng này có hay không sự can dự của hiệu ứng lượng tử. Khi nhìn vào cơ cấu tận cùng của vật chất, một phản ứng xảy ra chẳng qua là sự di chuyển qua lại của những vi hạt như electron, proton, thậm chí các phân tử nhỏ. Mà những vật chất nhỏ lại chịu sự chi phối của các quy luật lượng tử. Hơn nữa, enzyme đã chứng tỏ là một chất xúc tác vô cùng hiệu quả, có mặt ngay từ điểm khởi đầu của thuở khai thiên lập địa, tiến hóa với thời gian, bình thản hoạt động ở những nơi lạnh nhất hay nóng nhất trong môi trường thiên nhiên. Enzyme chứa nhiều bí ẩn. Phải chăng một trong những bí ẩn đó là hiệu ứng lượng tử?

Hãy xem tác dụng của enzyme lên collagen trong việc làm phân rã phân tử này. Collagen là một phân tử sinh học (protein) hiện diện khắp nơi trong cơ thể con người và các loài có vú. Nó hiện diện trong dạng sợi dưới làn da, trong xương, sụn, cơ bắp, các sợi gân (dây chằng, ligament) nối xương với xương hay cơ bắp với xương. Đối với những người thuộc trường phái ăn mặn thích món steak khoái khẩu nhưng buổi ăn sẽ mất ngon khi gặp phải phần thịt dính nhiều sụn, lắm lúc cắn phải sợi gân đầy sợi collagen nấu không bao giờ mềm. Lúc xưa Tào Tháo ăn phải gân gà, nhả không đành nhưng nuốt không trôi nên bực tức chém đầu bộ hạ. Đó là chuyện ẩm thực. Trong sinh học, không có collagen con người sẽ mềm nhũn giống như sợi bún… Sợi collagen tạo thành mạng lưới khắp cơ thể cho gân cốt sung mãn để con người đi đứng hài hòa, để làn da được căng mịn. Nhưng khi tuổi cao, cơ thể không còn sản xuất nhiều collagen khiến cho cơ bắp nhão đi, xương trở nên giòn và làn da nhăn nhúm. Kem thoa mặt chứa phân tử collagen với mục tiêu bổ sung collagen cho da được các công ty mỹ phẩm hăng say quảng cáo là có thể "cải lão hoàn đồng" làm mờ hay triệt tiêu những dấu hằn chân chim ở khóe mắt, khóe môi và những vòng cổ chảy xệ. Quý bà quý cô hào phóng mở hầu bao mong được hồi sinh làn da mịn màng của tuổi xuân xanh. Tiếc thay, nhiều chuyên gia cho rằng mua kem collagen chỉ phí tiền vì phân tử collagen rất lớn không thể nào đi xuyên qua biểu bì để tạo mạng lưới làm căng da như collagen tự nhiên trong cơ thể.

Sợi collagen rất dai và bền. Nếu được bảo quản tốt thì sợi có thể tồn tại hàng chục triệu năm như một phát hiện gần đây về sợi collagen của con khủng long [LOTE trang 63]. Kinh nghiệm nhà bếp cũng cho thấy xương sụn hay các sợi gân không bao giờ suy xuyển dù nấu trong nồi áp suất ở nhiệt độ cao. Nói theo ngôn ngữ hóa học, cần một năng lượng rất lớn – chẳng hạn nhiệt độ hay áp suất thật cao – mới có thể làm tan rã collagen. Nhưng sự bền dẻo của collagen cũng không phải bất trị. Nếu được nấu trong dung dịch acid hay kiềm thì chúng cũng có thể tan rã. Không có gì đáng ngạc nhiên khi dịch vị là một dung dịch acid. Nhưng, làm sao có thể làm tan rã collagen trong môi trường quen thuộc như nước trong điều kiện sinh hoạt ở 25 °C và áp suất bình thường của không khí. Ta cần phải có enzyme để thực hiện việc này.

Một nhóm nghiên cứu đã cho những sợi collagen của con khủng long tiền sử vào một dung dịch enzyme ở nhiệt độ bình thường và chỉ trong một thời gian ngắn collagen tan rã. Thuật ngữ khoa học gọi là "thủy phân" (hydrolysis). Enzyme đã có một thao tác gì để làm tan rã một chất đã tồn tại hàng chục triệu năm trong một tích tắc? Một thao tác tuyệt diệu khác của enzyme là việc nòng nọc biến thành cóc. "Thiếp bén duyên chàng có thế thôi. Nòng nọc đứt đuôi từ đấy nhé". Hồ Xuân Hương bén duyên Tổng Cóc chỉ ngần ấy, thẳng thắn dứt khoát tình cảm như nòng nọc đứt đuôi rồi đi vào một ngã rẽ tìm một tình yêu khác.

Thật sự, trong quá trình biến thành cóc, đuôi nòng nọc không đứt rụng đi mà chỉ thu nhỏ, và những chất liệu của đuôi được tái tạo thành bốn cái chân dần dần xuất hiện. Tất cả cần một thời gian vài tuần hay vài tháng tùy vào chủng loại. Việc thu nhỏ đuôi không hề dễ dàng nếu không có cỗ máy enzyme. Nòng nọc không thể cho cái đuôi của mình vào một dung dịch nóng acid hay kiềm để tiêu hủy cái đuôi. Khi nòng nọc phát triển đến một thời điểm nhất định, cũng như collagen của con khủng long vài trăm triệu năm trước, chỉ trong một thời gian ngắn enzyme làm tan rã các sợi collagen của đuôi nòng nọc thành các hợp chất nhỏ và chúng được hấp thụ trở lại trong cơ thể. Các hợp chất này lại được enzyme tái tạo để hình thành cơ bắp chân và xương chân cho con cóc tương lai. Khi bốn chân đã vững vàng cho cóc hoạt động trên bộ thì cái đuôi nòng nọc cũng biến mất.

Qua thí dụ enzyme và collagen, từ bao nhiêu tỷ năm đã trôi qua enzyme làm việc không ngừng để thu ngắn các quá trình tiêu hủy chất và tạo chất cần thiết tạo nên sự sống. Như vậy, cơ chế gì đã làm cho enzyme có một chức năng kỳ diệu như thế?

Hỗn hợp khí hydrogen và oxygen biến thành nước là một phản ứng hóa học toả nhiệt. Nhưng giữa hỗn hợp này và nước là một "quả núi" biểu hiện cho năng lượng mà hỗn hợp khí cần phải vượt qua để trở thành nước (Hình 3). Nếu không vượt qua được, thì khí vẫn là khí. Khi có một tia lửa, thì quả núi bị lùn xuống. Hỗn hợp khí có thể vượt qua dễ dàng để tạo thành nước. Sự lùn xuống của năng lượng là do tia lửa tác động lên nối H-H của phân tử hydrogen H2 và nối O-O của phân tử oxygen O2 bị bẻ gãy hai nối này để nối mới H-O-H nhanh chóng kết hợp tạo thành nước H2O.

Hình 3: (Hình trái) Một phản ứng hóa học biến chất A thành chất B. Giữa A và B là "quả núi" năng lượng mà phản ứng cần vượt qua (đường 1). Chất xúc tác "lùn hóa" quả núi để phản ứng xảy ra dễ dàng (đường 2). (Hình phải) Hiện tượng "chui hầm lượng tử" chỉ cần một năng lượng rất thấp để phản ứng từ A sang B xảy ra nhanh chóng.

Sự thủy phân (phân rã trong nước) của collagen cũng có một "quả núi" năng lượng. Collagen của con khủng long vẫn có thể tồn tại hàng chục triệu năm và cái đuôi nòng nọc sẽ không bao giờ thu nhỏ vì "quả núi" năng lượng. Tác động xúc tác của enzyme không đơn giản như tia lửa cho hỗn hợp hydrogen/oxygen biến thành nước. Khác với thế giới vô tri, sự thủy phân của chất collagen có cấu trúc cực kỳ phức tạp cùng với tác động của enzyme cũng là một phân tử sinh học có cơ cấu phức tạp, liệu quan điểm cổ điển về sự "lùn hóa" của quả núi năng lượng có thể giải thích được những uẩn khúc trong phản ứng thủy phân của collagen? Enzyme sở hữu hai nhóm chức năng, một nhóm có cơ cấu giữ chặt phân tử collagen, nhóm thứ hai hành xử như cây kéo cắt nhỏ phân tử collagen. Trong quá trình thủy phân, thoạt đầu các phân tử enzyme sẽ bám vào sợi collagen và giữ chặt phân tử collagen trước khi "cắt" collagen thành những phân tử nhỏ hơn.

Theo quan điểm "cổ điển", từ nhiều năm qua các nhà sinh học vẫn tin rằng enzyme giống như các chất xúc tác của thế giới vô tri, cũng làm giảm độ cao của "quả núi" năng lượng để tăng tốc các phản ứng sinh học. Sau khi phân tích những cơ chế "cắt" của enzyme và tính toán ra con số thì enzyme đã gia tăng tốc độ phản ứng thủy phân một triệu lần nhanh hơn khi không có enzyme hiện diện. Nhưng kết quả đo được cho thấy con số là một triệu triệu lần (12 con số 0 sau số 1) hay là một triệu lần lớn hơn con số tính toán. Sự "lùn hóa" chiều cao năng lượng bởi enzyme không giải thích được sự khác biệt giữa con số lý thuyết và thực nghiệm.

Để tìm một lối giải thích khác, năm 1989 nhóm nghiên cứu của giáo sư Klinman (University of California, Berkeley) [4] bằng thực nghiệm cho thấy hiện tượng chui hầm lượng tử của nguyên tử hydrogen (H) xảy ra trong enzyme. Sự di chuyển (transfer) của nguyên tử hydrogen từ một chất này sang một chất khác là một trong những khâu cơ bản và then chốt của mọi quá trình và phản ứng sinh học. Sự thủy phân và tái tạo collagen cũng là những phản ứng sinh học. Nhóm Klinman đã dùng enzyme để di chuyển nguyên tử H từ chất A sang chất B. Sự di chuyển bị ngăn cách bởi quả núi năng lượng. Nhưng nhóm Klinman đã khám phá rằng nguyên tử H thay vì phải trèo lên quả núi, nguyên tử này đã tách khỏi chất A đi xuyên qua núi theo cơ chế chui hầm lượng tử để kết hợp với chất B và chỉ tốn hao một năng lượng rất thấp (Hình 3) [5-6].

Cơ chế chui hầm đã làm tốc độ phản ứng gia tăng ít nhất hàng ngàn lần. Nhưng làm sao biết đây là hiệu ứng chui hầm lượng tử? Như đã đề cập ở phần trên, khi một viên bi thu nhỏ trở thành vi hạt thì lưỡng tính "sóng hạt" xuất hiện. Vi hạt biến thành sóng như bóng ma đi xuyên qua bức tường. Công thức de Broglie cho thấy khi một hạt to và nặng thì sự chui hầm sẽ trở nên vô cùng khó khăn thậm chí vô nghĩa [3]. Điều này được thực chứng bằng phương pháp chất đồng vị. Khi nguyên tử hydrogen (H) được thay bằng nguyên tử đồng vị deuterium (D) nặng gấp đôi H và nguyên tử đồng vị tritium(T) nặng gấp 3 thì phản ứng sẽ chậm đi [7]. Phương pháp này gọi là hiệu ứng đồng vị động (kinetic isotope effect).

Bài báo cáo của nhóm Klinman, đưa ra một luận điểm mới để giải thích cơ chế xúc tác enzyme, được nhiều sự ủng hộ cũng như phản biện trong cộng đồng nghiên cứu enzyme.

3.2 Khứu giác

Người ta thường bảo đôi mắt là cửa sổ của tâm hồn, làn môi gợi cảm hay sóng mũi dọc dừa. Những cụm từ này thường được ưu ái đưa vào thi văn diễn tả cái đẹp trên khuôn mặt con người. Nhưng hai cái lỗ mũi chưa bao giờ có diễm phúc được tôn vinh, dù rằng nó là một công cụ rất nhạy cảm để liên thông với môi trường xung quanh. Thậm chí động từ "ngửi" cũng có chung số phận bị xem là một cử chỉ không được thanh tao gần như dung tục.

Động vật trên bộ có khứu giác bén nhạy là chuyện thường thức, nhưng khứu giác của động vật dưới nước như cá mập, cá hồi và các loài cá màu sặc sỡ sống ở rặng san hô cũng tạo ra nhiều huyền thoại. Bộ não cá mập phần lớn dành cho hoạt động khứu giác khiến cho nó thể ngửi được mùi của một giọt máu xa hơn một cây số. Hằng năm đến mùa đẻ trứng hàng triệu con cá hồi khắp nơi tụ tập thành đàn ở các cửa sông dùng khứu giác và khả năng định hướng bơi ngược dòng, vượt ghềnh thác tìm về chốn xưa thượng nguồn để đẻ trứng. Cá con san hô khi vừa nở từ trứng chỉ nhỏ li ti vài milimét. Chúng bị các dòng nước đẩy trôi ra cách nơi sinh nở vài cây số. So với kích cỡ của cá con thì đây là khoảng cách rất dài, nhưng chúng dùng khứu giác ngửi mùi nước bơi trở lại vùng san hô quen thuộc an toàn.

Loài chó có một khứu giác phi thường. Độ nhạy của mũi chó có thể đạt đến 1 phần ngàn tỷ (1/1012, 1 phân tử của mùi trong 1 ngàn tỷ phân tử không khí), trong khi mũi người ở mức 1 phần triệu (1/106), hay là 1 triệu lần kém nhạy hơn mũi chó. Butyric acid là một hóa chất có mùi thối. Một thứ mùi dai dẳng tổng hòa các mùi thối trên đời: phân, chân thối, phô-mai thối, sữa thiêu… Mũi người có thể nhận ra mùi của một giọt butyric acid trong một căn phòng. Nhưng loài chó săn có thể đánh hơi được giọt nhỏ butyric acid này trong khoảng không gian có bề mặt rộng bằng một thị trấn và chiều cao 100 m (LOTE trang 141). Nhưng mũi gấu nhạy hơn chó 7 lần, nó có thể đánh hơi được mùi con mồi cách xa 20 km. Con bướm đêm có thể tìm người bạn tình cách xa 10 km. Con chuột tìm thức ăn bằng khứu giác ba chiều, con gián có khứu giác ở hai cái râu và rắn ở lưỡi. Khứu giác của động vật được thiết kế cho việc sống còn và duy trì nòi giống. Đó là công cụ đi tìm mồi, tìm bạn tình và tránh xa dã thú nguy hiểm.

Sự tiến hóa của giống vượn người đi lom khom bốn chân đến loài người đi thẳng hai chân, có lẽ đã làm thoái hóa độ nhạy và làm giảm đi số mùi mà mũi người có thể cảm nhận. Số lượng các loại mùi gần mặt đất phong phú hơn khi xa mặt đất. Nên những người bạn bốn chân của con người từ chú khỉ đến chú khuyển ngoài việc lăng xăng cùng ngửi nhau, chúng thường đi tới lui đưa hai lỗ mũi lùng sục tìm mùi lạ. Tiến hóa tạo ra cơ năng cần thiết và đồng thời đào thải các cơ năng không sử dụng. Mũi của loài người hiện đại không còn đánh hơi được mùi hương quen thuộc của người bạn tình hay mùi thức ăn của buổi cơm chiều cách xa vài cây số. Nhiều lắm, con người chỉ có thể một thoáng cảm nhận được mùi nước hoa đắt tiền từ mái tóc của một người đẹp đang bồng bềnh bay trước gió cách đó vài mét, hay bắt được mùi nước mắm thoảng bay từ cái nồi cá kho trong bếp trước khi mở cửa bước vào nhà. Tuy nhiên, so với cái lưỡi chỉ biết năm vị, ngọt, mặn, chua, đắng, umami (vị bột ngọt), con người phân biệt được khoảng mười ngàn loại mùi từ cái mùi thơm nức lòng, thơm như mít, ngây ngất, kích thích nhất, rồi đến thơm thơm, chuyển qua khai khai, khen khét, hăng hắc, thoang thoảng, thum thủm, cuối cùng đến các thứ khó ngửi nhất. Mùi cho mũi như màu cho mắt. Giữa những mức độ mùi lại có rất nhiều cung bậc trung gian khiến cho mũi người tuy không bằng loài vật nhưng vẫn là một bộ phận rất đa năng đầy ấn tượng.

Bộ phận khứu giác có thể xem như là sự kết hợp của hai thiết bị, đó là bộ cảm ứng (sensor) và máy phân tích hóa học. Tế bào khứu giác có chức năng của bộ cảm ứng và bộ não có chức năng của máy phân tích. Vùng cảm nhận trong mũi có diện tích lớn vài cm2 chứa hơn 100 triệu tế bào khứu giác. Tế bào này giống như cây chổi với đầu chổi là những sợi lông cảm nhận li ti có chức năng "chợp" lấy những phân tử mùi bay theo không khí vào mũi. Sau đó, những tín hiệu sẽ được truyền qua "cán chổi" tế bào xuyên qua dây thần kinh lên bộ não.

Ngày nay, bộ cảm ứng nhân tạo có độ nhạy đạt đến 1 phần tỷ (1 phân tử mùi trong 1 tỷ phân tử không khí) nhưng chỉ giới hạn cho một số chất như hơi nước, chất nổ, chất khí như ammonia có mùi khai khai và một số khí đơn giản khác. Con người cũng đã chế tạo các máy phân tích rất tinh vi như máy phổ hồng ngoại, máy phân tích phổ Raman, máy sắc ký (chromatography), máy khối phổ (mass spectrometer) hay máy cộng hưởng từ (NMR) được bán với giá một vài trăm ngàn đến triệu đô la. Các loại máy này có công dụng cho biết hóa chất gì có nồng độ là bao trong một hỗn hợp chất nhưng không có khả năng "ngửi". Sự siêu việt của mũi động vật hơn thiết bị nhân tạo là vừa cảm ứng vừa phân tích và ngửi được mùi cộng thêm khả năng phỏng chừng nồng độ là "một thoáng" hay "nồng nặc" trong tích tắc.

Một bí ẩn mà các nhà nghiên cứu khoa học muốn giải mã là tại sao khứu giác có thể phân biệt được mùi khác nhau cho từng loại phân tử? Các nhà khứu giác học cho rằng sự tiếp xúc giữa phân tử mùi và bề mặt của những sợi lông li ti của tế bào khứu giác theo cơ chế "chìa khóa và lỗ khóa". Phân tử sẽ nhập vào những lỗ có hình dạng tương tự trên các sợi lông tế bào rồi đưa tín hiệu lên não và não sẽ diễn giải tín hiệu thành mùi. Nhưng cơ chế này bị lung lay. Mũi người có thể cảm nhận chục ngàn phân tử khác nhau và mũi thú vật cảm nhận nhiều hơn mũi người về số lượng phân tử. Như vậy làm sao lông tế bào có đủ hàng chục, hàng trăm ngàn "lỗ khóa" có hình dạng khác nhau để thực hiện việc cho chìa vào lỗ khóa? Ngoài ra, có những chất phát ra mùi giống nhau nhưng cấu trúc phân tử lại hoàn toàn khác nhau (LOTE trang 153). Ngược lại, có những phân tử có dạng giống nhau nhưng lại có mùi khác nhau. Thí dụ, phân tử ethanol (C2H6O) và ethanethiol (C2H6S) có hình dạng giống nhau, và ethanol là thành phần của rượu whisky hay brandy có mùi thơm ngát, nhưng ethanethiol chứa lưu huỳnh (S) nên có mùi trứng thối. Sự hiện diện của nguyên tố lưu huỳnh trong ống cống đến củ tỏi, trái sầu riêng biến mọi thứ trở thành thum thủm. Như vậy, cơ chế "chìa và lỗ khóa" có một số thành công nhất định nhưng chưa phải là chiếc chìa khóa giải mã sự bí ẩn của mùi một cách toàn diện.

Luca Turin, một nhà vật lý gốc Lebanon, nhận ra khiếm khuyết này. Năm 1996, ông phủ nhận cơ chế "chìa và lỗ khóa" và dùng hiệu ứng "chui hầm lượng tử" của electron để giải thích hiện tượng mùi [8]. Như đề cập ở bên trên, electron có thể hành xử như sóng đi xuyên qua chướng ngại vật. Hãy tưởng tượng hai điện cực kim loại để rất gần nhau dưới một điện áp. Một bên điện cực có nhiều electron, một bên không. Hai điện cực được áp sát nhưng vẫn còn khoảng trống rất hẹp (vùng II trong Hình 1). Electron hành xử như sóng thực hiện cuộc "chui hầm điện tử" từ điện cực nhiều electron xuyên qua khoảng trống để nhập vào điện cực đối diện. Turin cho rằng trên các sợi lông cảm nhận của tế bào có nhiều lỗ trống. Phân tử mùi sẽ lọt vào những lỗ trống này (Hình 4). Hai bên lỗ trống là hai bức tường xử sự như hai điện cực. Trong môi trường sinh học có rất nhiều electron di chuyển qua lại ở khắp mọi nơi. Khi một bức tường chứa nhiều electron thì electron nay là sóng sẽ "nhảy" (chui hầm) qua bức tường đối diện. Trong quá trình nhảy, sóng electron chạm vào phân tử mùi làm nó dao động như chiếc lò xo. Dao động nhanh chậm, dùng từ khoa học là tần số cao thấp, tùy thuộc vào bản chất của phân tử. Tín hiệu dao động sẽ được truyền lên bộ não và bộ não sẽ "ban" cho phân tử một mùi đặc trưng. Như vậy, nếu phân tử khác nhau nhưng dao động ở cùng tần số thì chúng sẽ có mùi giống nhau. Nếu hai phân tử có dạng giống nhau nhưng dao động ở tần số khác sẽ cho ra mùi khác nhau. Sự dao động phân tử gây ra bởi sự "chui hầm lượng tử" của electron giải thích được những bế tắc của cơ chế "chìa và ống khóa".

Hình 4: Một phân tử mùi rơi vào lỗ trống trên bề mặt của sợi lông khứu giác. Electron (e-) thực hiện việc "chui hầm" từ bên trái (ED) sang bên phải (EA). Trong khi chui electron đụng chạm với phân tử mùi (biểu hiện như cái lò xo mang hai khối tròn ở hai đầu) làm phân tử dao động. (Donor: nơi cho electron, ED: mực năng lượng của nơi cho electron, Aceptor: nơi nhận electron, EA: mực năng lượng của nơi nhận electron, Odorant: phân tử mùi, Olfactory receptor: chỗ cảm nhận khứu giác) [9].

Hiện tượng chui hầm lượng tử của electron đã được biết từ lâu trong vật lý và được mang ra ứng dụng để làm kính hiển vi quét đường hầm (scanning tunnelling microscope). Nhờ thiết bị này ta có thể "nhìn" được cấu trúc phân tử của vật chất. Người ta cũng chế tạo ra máy phân tích hóa học dựa trên nguyên lý chui hầm của electron. Từ những cơ chế của các ứng dụng trên, Turin áp dụng hiện tượng này vào khứu giác là một phá cách táo bạo. Trường phái lượng tử nhanh chóng thành hình trong lĩnh vực khứu giác. Phát hiện của Turin cho thấy từ một thuở xa xăm Mẹ Thiên nhiên siêu phàm đã biết thực hiện việc chui hầm làm rung động biết bao phân tử mùi như rung tiếng chuông lúc trầm lúc bổng. Không một chút khách khí Mẹ còn thật thà ban bố cho ta khả năng cảm được đủ loại mùi có trên thế gian này, từ thứ thơm nhất đến thứ thối nhất…