Новое исследование обнаружило, что квантовая физика может вызывать мутации в нашей ДНК

Инновационное исследование подтвердило, что квантовая механика играет роль в биологических процессах и вызывает мутации в ДНК.

Квантовая биология - это развивающаяся область науки, возникшая в 1920-х годах, которая изучает, играет ли субатомный мир квантовой механики роль в живых клетках. Квантовая механика по своей природе является междисциплинарной областью, объединяющей физиков-ядерщиков, биохимиков и молекулярных биологов.

В исследовательской работе, опубликованной в журнале Physical Chemistry Chemical Physics, команда из Центра подготовки докторов наук по квантовой биологии имени Леверхульма в Суррее использовала самые современные компьютерные симуляции и квантово-механические методы, чтобы определить роль туннелирования протонов, чисто квантового явления, в спонтанных мутациях внутри ДНК.

Туннелирование протонов включает в себя спонтанное исчезновение протона из одного места и повторное появление того же протона рядом.

Исследовательская группа обнаружила, что атомы водорода, которые очень легкие, обеспечивают связи, удерживающие две нити двойной спирали ДНК вместе, и при определенных условиях могут вести себя как распространяющиеся волны, которые могут существовать в нескольких местах одновременно, благодаря протонному туннелированию. Это приводит к тому, что иногда эти атомы оказываются не на той нити ДНК, что приводит к мутациям.

Хотя время жизни этих мутаций невелико, команда из Суррея обнаружила, что они все же могут пережить механизм репликации ДНК внутри клеток и потенциально могут иметь последствия для здоровья.

Доктор Марко Сакки, руководитель проекта и научный сотрудник Королевского общества при Университете Суррея, сказал: "Многие давно подозревают, что квантовый мир - странный, контринтуитивный и удивительный - играет определенную роль в жизни, какой мы ее знаем. Хотя идея о том, что что-то может находиться в двух местах одновременно, может показаться многим из нас абсурдной, в квантовом мире это происходит постоянно, и наше исследование подтверждает, что квантовое туннелирование происходит и в ДНК при комнатной температуре".

Луи Слокомб, аспирант Центра подготовки докторов наук по квантовой биологии имени Леверхульма и соавтор исследования, сказал: "Нам предстоит еще долгий и увлекательный путь к пониманию того, как биологические процессы протекают на субатомном уровне, но наше исследование - и бесчисленные другие, проведенные за последние годы, - подтвердили, что квантовая механика участвует в процессе. В будущем мы надеемся изучить, как таутомеры, образующиеся в результате квантового туннелирования, могут распространяться и вызывать генетические мутации". 

Джим Аль-Халили, соавтор исследования и содиректор Центра подготовки докторов наук по квантовой биологии имени Леверхульма в Университете Суррея, сказал: "Было очень интересно работать с этой группой молодых, разнообразных и талантливых мыслителей, представляющих широкую коалицию научного мира. Эта работа утверждает квантовую биологию как самую захватывающую область научных исследований в 21 веке".