Туннельный эффект может вызвать кратковременные мутации ДНК. К такому выводу пришла команда из Центра квантовой биологии Леверхалма Университета Суррея, смоделировав процесс туннелирования протонов на компьютере.
Квантовая биология изучает, играет ли мир квантовой механики какую-то роль для живых клеток. Ее задача — рассмотреть живые организмы с позиции квантовой теории.
Как поясняют ученые, туннелирование протона представляет собой спонтанное исчезновение частицы из одного места и появление ее поблизости. С помощью компьютерного моделирования исследовательская группа обнаружила, что атомы водорода, которые связывают цепи двойной спирали ДНК, могут при определенных условиях вести себя как волны и существовать в нескольких местах одновременно благодаря протонному туннелированию, что приводит к мутациям. Хотя время жизни этих мутаций невелико, команда из Суррея показала, что они могут сохраняться в механизме репликации ДНК внутри клеток и потенциально могут иметь последствия для здоровья.
Как подчеркивает руководитель проекта и научный сотрудник Университета Суррея Марко Сакки, туннелирование протона — явление исключительно квантовой природы.
«Мы подозреваем, что квантовый мир, странный и нелогичный, играет роль в жизни организмов, какой мы ее знаем. Хотя идея присутствия чего-то в двух местах одновременно может быть абсурдной, в квантовом мире это происходит постоянно, и наше исследование подтверждает, что квантовое туннелирование также происходит в ДНК».
Авторы статьи, опубликованной в журнале Physical Chemistry Chemical Physics, надеются в будущем исследовать процесс таутомеризации — обратимой перегруппировки атомов в молекуле — под влиянием квантовых эффектов. Как считают исследователи, таутомеры, полученные с помощью квантового туннелирования, также могут генерировать генетические мутации.
