حسب (2008) Demetrius فإن معدل الأيض الأساس للكائن الحي معدل الحالة هو المستقرة لإنتاج الحرارة تحت مجموعة من الظروف القياسية. ثمة ارتباط بين خواص فسلجة الكائن الحي وحجم (كتلة) جسمه. الآليات الجزيئية التي تعتمد عليها هذه القواعد، يمكن فهمها بلغة الأيض الكمومي، والتي تنطلق من حركيات نقل الطاقة ضمن أغشية العضيات الخلوية الموصلة للطاقة.

العلاقة التي تربط معدل الأيض مع حجم الجسم تتمثل في العلاقة التالية:

P = αW^β

حيث إن P هو معدل الأيض القياسي، وW هو حجم الجسم. β التي تمثل التغير الجزئي في معدل الأيض نسبة إلى التغير في حجم الجسم، وتساوي 2/3 في الحيوانات الصغيرة، و3/4 في الحيوانات الكبيرة، و1 في النباتات. أما α فتمثل معدل صرف الطاقة لوحدة الكتلة. قيمة α تختلف كثيرًا بين الأنواع، حيث تكون أعلى بكثير في الحيوانات ذوات الدم الحار مقارنةً مع الحيوانات ذوات الدم البارد.

إن معدل الأيض تحكمه الياتٌ جُزيئية على المستوى الخلوي؛ حيث إن النشاط الأيضي داخل الكائن الحي ينشأ من عمليات توصيل الطاقة في الأغشية الخلوية؛ الغشاء البلازمي في الأحياء الأحادية الخلية، الغشاء الداخلي للميتاكوندريا في الحيوانات، وغشاء الثالوكويد في النباتات. توصيل الطاقة في الأغشية الحيوية يتم من خلال الربط الكيموأزموزي بين محركين جزيئيين هما: سلسلة نقل الإلكترون بين مراكز الأكسدة – الاختزال في الغشاء الحيوي ومحرك ATP – ase الذي يعمل في فسفرة ADP إلى ATP ويعتمد نموذج الحركيات الجزيئية على ربط توصيل الطاقة الكيمو أزموزي مع فرضية (1968) Fröhlich التي تقول بأن الطاقة المتولدة عن تفاعُلات الأكسدة اختزال يمكن أن تختزن بشكل أنماط تذبذب متماسكة للمذبذبات الجزيئية الموجودة في الأغشية الحيوية. هذا ما يُسميه (2008) Demetrius بالأيض الكمومي؛ حيث إن أنماط التذبذب للمذبذبات الجزيئية تكون كمومية (Quantized). ويوازي الباحث بين الأيض الكمومي والطرق المستخدمة في النظرية الكمومية للمواد الصلبة، لاشتقاق مجموعة العلاقات بين معدل الأيض الخلوي وزمن الدورة؛ أي متوسط زمن تفاعلات الأكسدة – الاختزال في الخلية. وهكذا يمكن تحديد زمن الدورة τ مع حجم الخلية Wc، ليحصل على:

τ  = αWβc

كما بينا أعلاه، يتم إنتاج الجزيئات الخازنة للطاقة ATP من خلال ربط مسارين جزيئيين هما: سلسلة الأكسدة الاختزال (Redox chain) حيث تنتقل الإلكترونات بين مستقبلات الإلكترون في سلسلة نقل الإلكترون، ومحرك ATP – ase الذي يتضمن فسفرة جزيئات ADP إلى جزيئات ATP هذان المساران يرتبطان من خلال آليتين هما: الفسفرة التأكسدية، وهي عملية كهربائية وفسفرة المادة الأساس وهي عملية كيميائية صرفة.

الزمن الانتقالي في هذه العملية الدورية يُحدد الدفق الأيضي الكلي؛ أي عدد شحنات البروتونات المتحرّرة من تفاعلات الأكسدة - الاختزال هذا الزمن الانتقالي الذي يُرمز له بالحرف T يلعب دورًا أساسيًا؛ ففي الفسفرة التأكسدية التي تحدث في الميتاكوندريا، يتم ربط انتقال الإلكترون بين المستقبلات مع ضخ البروتونات إلى الخارج عبر غشاء الميتاكوندريا؛ حيث يتولد تدرُّج كيموكهربائي؛ والذي يُسمى القوة الدافعة للبروتون pΔ. أما فسفرة المادة الأساس التي تتم في السائل الخلوي فتسير بواسطة مجموعة من الإنزيمات، والتي تربط فسفرة جزيئات ADP مع سلسلة نقل الإلكترون. النموذج الجزيئي الديناميكي الذي يبحث هذا الربط الكهربائي الكيميائي، يفترض أن الطاقة المتحررة من تفاعلات الأكسدة - الاختزال يمكن أن تُخزن بشكل أنماط تذبذبية متماسكة لمذبذبات الإنزيمات المرتبطة بعضيَّات الخلية الأيض الكمومي يستند إلى فكرة أن الذبذبات الإنزيمية في عُضيَّات الخلية والمذبذبات المادية في المواد الصلبة البلورية يمكن أن تُعالج بالشكل الرياضي نفسه؛ الذي استخدمه Debye في النظرية الكمومية للمواد الصلبة. المتغيّرات الرئيسة في هذه النظرية هي الحرارة النوعية وإنتروبي جبز-بولتزمان (Gibbs-Boltzmann) ودرجة الحرارة المطلقة T.

وتكون الوحدة الأساسية للطاقة E 1/4 KBT، وهي الطاقة الحرارية النموذجية لكل جزيئة. المتغيّرات الفعالة في نظرية الأيض الكمومي هي المعدل الأيضي، ومعدل تكوين الإنتروبي ومتوسط الزمن الدوري. وهكذا تكون الوحدة الأساسية للطاقة:
E(T) = Gt. هنا تعتمد قيمة  gعلى ما إذا كانت آلية ربط سلسلة نقل الإلكترون مع فسفرة ADP تكون كهربائية أو كيميائية. وحيث إن التعامل مع المنظومة الفيزيائية هنا في حالة التوازن الديناميكي الحراري، فإنها تتضمن متغيرات ديناميكية حرارية. أما المنظومات البيولوجية فهي بعيدة عن حالة التوازن الديناميكي الحراري كما هو معلوم؛ لهذا ستتضمَّن المتغيرات الطاقية التدفقات؛ أي معدلات التغير في القيم الطاقية.

كمومية الطاقة الأيضية ترجع إلى الأعداد الصحيحة للـ ATP المتكونة في الميتاكوندريا، وإلى محتواها المنخفض نسبيًّا من الطاقة مقارنةً بعمليات فيزياء الكم. أن تخليق جزيئات ATP في الميتاكوندريا أو البلاستيدات الخضراء يحتاج إلى 60 (مول / ك ج) من الطاقة، والتي تنتج من تفاعلات نقل الإلكترون أو امتصاص الفوتونات، على التوالي.

أما تحلُّل ATP فيُنتج 30.5 (مول / ك ج) من الطاقة الحرة، والتي يمكن اعتبارها كم (quantum) طاقة بيولوجية. إن مبدأ ثنائية الجسيم – الموجة يشير إلى أن طول الموجة للطاقة الكهرومغناطيسية المكافئة لـ كم الطاقة البيولوجية E يمكن تقديره كما يلي:

اللافت أن طول الموجة هذا قريب جدًّا من معدل أبعاد الخلية الحية؛ أي بحدود 9 مك. ومن المثير أيضًا تقدير درجة حرارة Debye لكم الطاقة البيولوجية مفترضين أن التفاعلات الإنزيمية المتضمنة تكوين ATP تحصل بطريقة دورية لكن متناسقة في شبكة مشابهة للمواد الصلبة لـ Debye. وجد الباحثون أن:

وحيث إن درجة الحرارة الفسلجية هي: T₀ = 300K يظهر أن 1 > T₀/T_D وهذا يعني من الناحية الإحصائية أن الأيض الخلوي يعمل بالنظام الكمومي. ومن المعلوم أن الفعاليات الحيوية المختلفة، بما فيها عمل الدماغ، تعتمد على الأيض وبالتالي على الآليات الكمومية. اللافت أن هذا الموضوع يتوضّح من خلال قابلية الدماغ الهائلة في معالجة المعلومات التي تصل إلى 10²⁰ تقلبات (Flop) مع استهلاك منخفض للقدرة الكهربائية حيث تكون بحدود 25 واط، مقارنة مع الحاسوب الفائق الذي يعالج 10¹⁵ تقلبا بينما يستهلك مليون واط. ويتساءل الباحثون ألا تفسّر هذه المقارنة عمل الدماغ البشري بالحوسبة الكمومية بدل الحوسبة الرقمية أو التناظرية التقليدية
(et al, 2014 (Hameroff

في الواقع وكما ذكر (2014) Meijer & Raggett لا توجد نظرية واحدة عن الدماغ أو العقل الكمومي، لكن ثمة عدد من النماذج المطروحة التي لكلِّ منها قوَّتُها ونقاط ضعفها. يمكن استعراض ثلاث نظريات في تفسير الوعي بالآليات الكمومية؛ الأولى تتمحور حول دور الهيكل الخلوي والأنيبيبات الدقيقة، والثانية تُبرز دور البرم المغزلي النووي لذرات النتروجين في عمل الخلايا العصبية، والثالثة تؤكِّد دور المجال الكهرومغناطيسي في ضبط التماسك الكمومي في عمل الشبكة العصبية.