В исследовании команда использовала новейшее компьютерное моделирование и квантово-механические методы для определения роли, которую играет чисто квантовое туннелирование протонов в спонтанных мутациях внутри ДНК.

Квантовая биология — это новая область науки, основанная 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.

«Многие давно подозревали, что квантовый мир странный, нелогичный и замечательный, и он играет роль в организме. Но часть нашего организма может присутствовать в двух местах одновременно, потому что в квантовом мире это происходит постоянно, и наше исследование подтверждает, что квантовое туннелирование также происходит в ДНК при комнатной температуре», – доктор Марко Сакки, руководитель проекта и научный сотрудник Королевского общества Университета Суррея.

Протонное туннелирование включает спонтанное исчезновение протона из одного места и повторное появление того же протона поблизости. Исследовательская группа обнаружила, что очень легкие атомы водорода обеспечивают связи, которые удерживают вместе две нити двойной спирали ДНК. Но они могут при определенных условиях вести себя как распространяющиеся волны, которые могут существовать в нескольких местах одновременно благодаря протонному туннелированию. Это приводит к тому, что эти атомы иногда обнаруживаются не в той цепи ДНК, что приводит к мутациям. короткоживущих, но биологически значимых точечных мутаций, которые могут в дальнейшем привести к мутации гена и, возможно, к раку.

Команда ученых показала, что мутации могут выжить в механизме репликации ДНК внутри клеток и потенциально вызывают проблемы со здоровьем. Они короткоживущие, но они биологически значимые, хотя и точечные, которые могут в дальнейшем привести к мутации целого гена и, возможно, к раку. Все потому, что квантово-механическое туннелирование атомов водорода происходит внутри связей, связывающих дуплекс ДНК вместе, иначе говоря — внутри основания ДНК.