SARS-COVID-19 病毒隧穿的非马尔可夫量子态扩散

在生物学领域，不同于物理学中已全面确立的标准模型，许多生物学过程缺乏完整的理论框架，通常仅以现象学方式描述。一个恰当的例子是嗅觉——人类和动物借此区分各种气味的过程。对嗅觉的传统生物学解释依赖于锁钥模型，该模型虽有实用价值，但无法完全解释所有观察到的现象。作为该模型的替代或补充，人们提出了振动辅助电子隧穿模型。受嗅觉振动辅助电子隧穿模型的启发，我们在非马尔可夫框架内为 SARS-CoV-2 病毒感染中的电子隧穿构建了理论模型。我们通过求解非马尔可夫量子随机薛定谔方程来实现这一目标。在我们的模型中，刺突蛋白与 GPCR 受体被概念化为一个二聚体，利用自旋-玻色子模型来描述电子隧穿。我们的分析表明，此情境下的电子隧穿表现出固有的非马尔可夫特性，并延伸至二聚体组分间的中等与强耦合区域。该行为与马尔可夫模型的预测形成鲜明对比，后者无法准确描述强耦合极限下的电子隧穿。值得注意的是，马尔可夫近似在该区域内常导致非物理的负概率，凸显了其局限性，并表明纳入非马尔可夫动力学对于更真实地描述生物量子过程是必要的。该方法不仅拓宽了我们对病毒感染机制的理解，也提升了我们的理论框架在描述复杂生物相互作用时的生物学准确性与相关性。