Квантові процеси можуть мутувати людську ДНК

Важко уявити собі химерну квантову поведінку субатомних частинок, які часто занадто малі, швидкоплинні й суперечать здоровому глузду, щоб їх можна було осмислити в будь-якому матеріальному масштабі. Але нове дослідження спростовує цю тенденцію, припускаючи, що незвичайний квантовий феномен може серйозно вплинути на біологічні структури — навіть викликати точкові мутації в молекулах ДНК.

Згідно з дослідженням, опублікованим вченими Університету Суррея минулого місяця в журналі Physical Chemistry Chemical Physics, водневі зв'язки, що з'єднують дві спіралеподібні нитки ДНК, є первинними для незвичайного квантового процесу, званого протонним тунелюванням.

Тунелювання протона відбувається, коли протон, здавалося б, зникає і знову з'являється в іншому місці по той бік фізичного або енергетичного бар'єра. Протони масивні в порівнянні з іншими субатомними частинками, які існують у квантовому масштабі, тому побачити протонний тунель не так часто, як побачити щось на зразок електронного тунелю. Але це можливо, і коли це відбувається всередині молекули ДНК, це може по суті перемістити атоми в неправильне місце, що призведе до мутації в генетичному коді.

«Багато давно підозрювали, що квантовий світ — дивний, нелогічний і чудовий — грає роль в житті, якою ми її знаємо», — сказав в прес-релізі провідний автор і хімік з Університету Суррея Марко Саккі. «Хоча ідея про те, що щось може бути присутнім у двох місцях одночасно, може бути абсурдною для багатьох з нас, це відбувається постійно у квантовому світі, і наше дослідження підтверджує, що квантове тунелювання також відбувається в ДНК при кімнатній температурі».

Шанси на те, що одна з цих квантових мутацій призведе до проблем зі здоров'ям у майбутньому, дуже рідкісні — в документі наголошується, що молекули ДНК здатні відновлюватися в досить короткі терміни. Але, як і у випадку з будь-якою іншою мутацією, можливо, що ці мутації закріпляться і поширяться в процесі реплікації ДНК, потенційно викликаючи проблеми або навіть підвищуючи ризик раку.

«На нас чекає ще довгий і захоплюючий шлях, щоб зрозуміти, як біологічні процеси працюють на субатомному рівні», — сказав у випуску співавтор дослідження і квантовий біолог Луї Слокомб, — «але наше дослідження — і незліченна безліч інших за останнім часом років — підтвердили, що квантова механіка відіграє важливу роль ».

Джерела: University of Surrey