Квантовые механизмы раздражимости растений: гипотеза об Orch OR в микротрубочках как общебиологическом субстрате

Павел Владимирович Александров

ПРЕПРИНТ

Эта статья является препринтом и не была отрецензирована.
О результатах, изложенных в препринтах, не следует сообщать в СМИ как о проверенной информации.

Квантовые механизмы раздражимости растений: гипотеза об Orch OR в микротрубочках как общебиологическом субстрате

П. В. Александров

2026-03-14

https://doi.org/10.24108/preprints-3114695

Летучие анестетики — хлороформ, диэтиловый эфир, ксенон — обратимо подавляют раздражимость растений с тем же дозозависимым профилем, что и сознание животных. Этот феномен, детально задокументированный Джагадишем Чандрой Боше (1913–1926) и независимо воспроизведённый в рецензируемых журналах спустя 92 года [Yokawa et al., 2018], лишён механистического объяснения: у растений нет ни нейронов, ни синапсов — классических мишеней летучих анестетиков. Настоящая работа предлагает объяснение — гипотезу Боше–Пенроуза: летучие анестетики подавляют раздражимость растений через тот же молекулярный механизм, что и сознание животных, — через связывание с гидрофобными карманами тубулина и нарушение квантовых суперпозиций конформационных состояний белка согласно теории оркестрованной объективной редукции (Orch OR; Пенроуз и Хаммероф, 1996). Гипотеза опирается на три независимые доказательные линии. Первая: механизм действия анестетиков специфичен к белковым гидрофобным карманам, а не к липидным мембранам — неиммобилайзеры, стереоизомеры и эксперименты с очищенной люциферазой однозначно указывают на белковую мишень [Franks & Lieb, 1982; 1994; Koblin et al., 1994]. Вторая: гидрофобные карманы тубулина эволюционно консервативны и структурно идентичны у растений и животных, что доказывается одинаковой эффективностью колхицина, таксола и нокодазола в обоих таксонах [Morejohn, 1991]. Третья: летучие анестетики изменяют коллективные ТГц-колебания тубулина пропорционально клинической мощности [Craddock et al., 2017], а стабилизатор микротрубочек эпотилон B задерживает потерю сознания у крыс [Pal et al., 2024]. Принципиально, что растительная клетка лишена ГАМК-А-рецепторов, NMDA-рецепторов, опиоидных рецепторов и иных нейронных мишеней анестетика — это делает тубулин фактически единственным молекулярным кандидатом и превращает растение в более чистую модельную систему для тестирования тубулинового механизма, чем нейронная ткань. Дополнительно показано, что пять феноменов Боше образуют иерархию четырёх уровней памяти — от ультракратковременной интеграции стимулов (миллисекунды, суммация) через кратковременную память состояния (правило двух касаний Venus flytrap, ~30 с) и регуляторную память возбудимости (усталость, минуты–часы) до долговременной памяти (габитуация, 28 дней [Gagliano et al., 2014]). Правило двух касаний Venus flytrap формализуется как задача распределённого консенсуса без центрального узла — пространственная суммация без нейронной сомы. Субстрат каждого уровня памяти не установлен; спиновые состояния тубулина (CISS-эффект) рассматриваются как открытая гипотеза о едином носителе информации всей иерархии. Гипотеза формулирует шесть проверяемых предсказаний, охватывающих молекулярный, биофизический, поведенческий и оптический уровни анализа, — каждое фальсифицируемо независимо. Если гипотеза верна, нейрон является не уникальным субстратом квантовых вычислений, а его эволюционной специализацией; граница сознания в природе — количественная, а не онтологическая.

Ссылка для цитирования:

Александров П. В. 2026. Квантовые механизмы раздражимости растений: гипотеза об Orch OR в микротрубочках как общебиологическом субстрате. PREPRINTS.RU. https://doi.org/10.24108/preprints-3114695

Список литературы

1. Bose, J.C. (1902). Response in the Living and Non-Living. Longmans.

2. Bose, J.C. (1913). Researches on Irritability of Plants. Longmans.

3. Bose, J.C. (1926). The Nervous Mechanism of Plants. Longmans, Green and Co.

4. Penrose, R. (1994). Shadows of the Mind: A Search for the Missing Science of Consciousness. Oxford University Press.

5. Penrose, R., & Rindler, W. (1984). Spinors and Space-Time, Volume 1: Two-Spinor Calculus and Relativistic Fields. Cambridge University Press.

6. Hameroff, S., & Penrose, R. (1996). Orchestrated reduction of quantum coherence in brain microtubules. Mathematics and Computers in Simulation, 40, 453–480.

7. Hameroff, S., & Penrose, R. (2014). Consciousness in the universe: A review of the 'Orch OR' theory. Physics of Life Reviews, 11(1), 39–78.

8. Hameroff, S. (1998). Anesthesia, consciousness and hydrophobic pockets. Toxicology Letters, 100–101, 31–39.

9. Tegmark, M. (2000). Importance of quantum decoherence in brain processes. Physical Review E, 61(4), 4194–4206.

10. Draguhn, A., Mallatt, J.M., & Robinson, D.G. (2020). Anesthetics and plants: no pain, no brain, and therefore no consciousness. Protoplasma, 258(2), 239–248. https://doi.org/10.1007/s00709-020-01550-9

11. Meyer, H. (1899). Zur Theorie der Alkoholnarkose. Archiv fur experimentelle Pathologie und Pharmakologie, 42, 109–118.

12. Overton, C.E. (1901). Studien uber die Narkose. Verlag von Gustav Fischer.

13. Franks, N.P., & Lieb, W.R. (1982). Molecular mechanisms of general anaesthesia. Nature, 300(5892), 487–493.

14. Franks, N.P., & Lieb, W.R. (1994). Molecular and cellular mechanisms of general anaesthesia. Nature, 367(6464), 607–614.

15. Koblin, D.D., Chortkoff, B.S., Laster, M.J., Eger, E.I., Halsey, M.J., & Ionescu, P. (1994). Polyhalogenated and perfluorinated compounds that disobey the Meyer-Overton hypothesis: implications for theories of narcosis. Anesthesia & Analgesia, 79(6), 1043–1048.

16. Sahu, S., Ghosh, S., Ghosh, B., Aswani, K., Hirata, K., Fujita, D., & Bandyopadhyay, A. (2013). Atomic water channel controlling remarkable properties of a single brain microtubule: Correlating single protein to its supramolecular assembly. Biosensors and Bioelectronics, 47, 141–148. https://doi.org/10.1016/j.bios.2013.02.050

17. Sahu, S., Ghosh, S., Hirata, K., Fujita, D., & Bandyopadhyay, A. (2013). Multi-level memory-switching properties of a single brain microtubule. Applied Physics Letters, 102(12), 123701. https://doi.org/10.1063/1.4793995

18. Nogales, E., Wolf, S.G., & Downing, K.H. (1998). Structure of the alphabeta tubulin dimer. Nature, 391, 199–203.

19. Craddock, T.J.A. et al. (2017). Anesthetic Alterations of Collective Terahertz Oscillations in Tubulin Correlate with Clinical Potency. Scientific Reports. https://www.nature.com/articles/s41598-017-09992-7

20. Pal, D. et al. (2024). Microtubule-Stabilizer Epothilone B Delays Anesthetic-Induced Unconsciousness in Rats. eNeuro. https://www.eneuro.org/content/11/8/eneuro.0291-24.2024

21. Babcock, N.S., Montes-Cabrera, G., Oberhofer, K.E., Chergui, M., Celardo, G.L., & Kurian, P. (2024). Ultraviolet superradiance from mega-networks of tryptophan in biological architectures. The Journal of Physical Chemistry B, 128(17), 4035–4046. https://doi.org/10.1021/acs.jpcb.3c07936

22. Yokawa, K. et al. (2018). Anaesthetics stop diverse plant organ movements, affect endocytic vesicle recycling and ROS homeostasis, and block action potentials in Venus flytraps. Annals of Botany, 122(5), 747–756. PMC6215046

23. Yokawa, K., & Baluska, F. (2021). Anaesthetics and plants: from sensory systems to cognition-based adaptive behaviour. Protoplasma, 258, 753–761. PMC7907011

24. Arndt, M., Nairz, O., Vos-Andreae, J., Keller, C., van der Zouw, G., & Zeilinger, A. (1999). Wave–particle duality of C60 molecules. Nature, 401(6754), 680–682.

25. Engel, G.S., Calhoun, T.R., Read, E.L., Ahn, T.K., Mancal, T., Cheng, Y.C., Blankenship, R.E., & Fleming, G.R. (2007). Evidence for wavelike energy transfer through quantum coherence in photosynthetic systems. Nature, 446(7137), 782–786.

26. Ritz, T., Adem, S., & Schulten, K. (2000). A model for photoreceptor-based magnetoreception in birds. Biophysical Journal, 78(2), 707–718.

27. Naaman, R., & Waldeck, D.H. (2012). Chiral-Induced Spin Selectivity Effect. Journal of Physical Chemistry Letters, 3(16), 2178–2187.

28. Fromm, J., & Lautner, S. (2007). Electrical signals and their physiological significance in plants. Plant, Cell & Environment, 30(3), 249–257.

29. Fabricant, A. et al. (2021). Action potentials induce biomagnetic fields in carnivorous Venus flytrap plants. Scientific Reports, 11, 15662.

30. Toyota, M. et al. (2018). Glutamate triggers long-distance, calcium-based plant defense signaling. Science, 361(6407), 1112–1115.

31. Gagliano, M. et al. (2014). Experience teaches plants to learn faster and forget slower in environments where it matters. Oecologia, 175, 63–72.

32. Gagliano, M. et al. (2016). Learning by association in plants. Scientific Reports, 6, 38427.

33. Hedrich, R., & Neher, E. (2018). Venus flytrap: how an excitable, carnivorous plant works. Trends in Plant Science, 23(3), 220–234.

34. Hussey, P.J., & Hawkins, T.J. (2001). Plant microtubule-associated proteins: the HEAT is on. Trends in Plant Science, 6(6), 239–241.

35. Morejohn, L.C. (1991). The molecular pharmacology of plant tubulin and microtubules. The Cytoskeletal Basis of Plant Growth and Form, 29–43.

36. Lloyd, C., & Chan, J. (2004). Microtubules and the shape of plants to come. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 5(1), 13–22.

37. Barlow, P.W. (2015). The natural history of consciousness, and the question of whether plants are conscious, in relation to the Hameroff-Penrose quantum-physical 'Orch OR' theory of universal consciousness. Communicative & Integrative Biology. PMC4594572

38. Levin, M. (2021). Bioelectric signaling: Reprogrammable circuits underlying embryogenesis, regeneration, and cancer. Cell, 184(8), 1971–1989. https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.02.067

39. Attwell, D., & Laughlin, S.B. (2001). An energy budget for signaling in the grey matter of the brain. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism, 21(10), 1133–1145.

40. Armour, J.A. (2007). The little brain on the heart. Cleveland Clinic Journal of Medicine, 74(Suppl 1), S48–S51.

41. Berthoud, H.R., & Neuhuber, W.L. (2000). Functional and chemical anatomy of the afferent vagal system. Autonomic Neuroscience, 85(1–3), 1–17.

42. Kim, J.H. et al. (2022). Geomagnetic disturbances reduce heart rate variability in the Normative Aging Study. Science of The Total Environment. PMID 35644403.

43. McCraty, R. et al. (2017). Synchronization of Human Autonomic Nervous System Rhythms with Geomagnetic Activity in Human Subjects. International Journal of Environmental Research and Public Health, 14(7), 770. PMC5551208.

44. Inoue, S. (1953). Polarization optical studies of the mitotic spindle. Chromosoma, 5(1), 487–500.

45. Oldenbourg, R., & Mei, G. (1995). New polarized light microscope with precision universal compensator. Journal of Microscopy, 180(2), 140–147.

ПРЕПРИНТ

ИНФОРМАЦИЯ

Использование куки-файлов