En ny undersøgelse afslører, at kvantefysik kan forårsage mutationer i vores DNA

Kvantebiologi er et spirende videnskabsområde, etableret i 1920'erne, som ser på, om kvantemekanikkens subatomære verden spiller en rolle i levende celler. Kvantemekanik er et tværfagligt område af natur, samle atomfysikere, biokemikere og molekylærbiologer.

I en forskningsartikel udgivet af tidsskriftet Fysisk kemi Kemisk fysik , et hold fra Surreys Leverhulme Quantum Biology Doctoral Training Center brugte avancerede computersimuleringer og kvantemekaniske metoder til at bestemme rollen protontunneling, et rent kvantefænomen, spiller i spontane mutationer inde i DNA.

Protontunneling involverer spontan forsvinden af ​​en proton fra et sted og den samme protons gensyn i nærheden.

Forskerholdet fandt ud af, at atomer af brint, som er meget lette, giver de bindinger, der holder de to strenge af DNA'ets dobbelthelix sammen og kan, under visse betingelser, opføre sig som spredte bølger, der kan eksistere flere steder på én gang, takket være protontunneling. Dette fører til, at disse atomer af og til findes på den forkerte DNA-streng, fører til mutationer.

Selvom disse mutationers levetid er kort, holdet fra Surrey har afsløret, at de stadig kan overleve DNA-replikationsmekanismen inde i celler og potentielt kan have sundhedsmæssige konsekvenser.

Dr. Marco Sacchi, projektlederen og Royal Society University Research Fellow ved University of Surrey, sagde:"Mange har længe haft mistanke om, at kvanteverdenen - hvilket er mærkeligt, kontraintuitiv og vidunderlig – spiller en rolle i livet, som vi kender det. Selvom ideen om, at noget kan være til stede to steder på samme tid, kan være absurd for mange af os, dette sker hele tiden i kvanteverdenen, og vores undersøgelse bekræfter, at kvantetunnelering også sker i DNA ved stuetemperatur."

Louie Slocombe, en ph.d. studerende ved Leverhulme Quantum Biology Doctoral Training Center og medforfatter af undersøgelsen, sagde:

"Der er stadig en lang og spændende vej foran os til at forstå, hvordan biologiske processer fungerer på det subatomare niveau, men vores undersøgelse - og utallige andre gennem de seneste år - har bekræftet, at kvantemekanik er på spil. I fremtiden, vi håber på at undersøge, hvordan tautomerer produceret ved kvantetunnelering kan udbrede sig og generere genetiske mutationer."