Известно, что ДНК регулярно мутирует, вызывая как эволюцию, так и болезни. Исследователи из Университета Суррея (Великобритания) впервые нашли доказательства того, что некоторые из этих спонтанных мутаций могут быть вызваны жуткой областью квантовой механики под названием туннелирование.

ДНК приобретает свою знаменитую форму двойной спирали благодаря молекулам, которые называются основаниями. Эти основания соединяются посредством водородных связей и обозначаются буквами A, C, T и G.

Основания обычно следуют строгим правилам — молекула A должна соединяться с T, а C должна соединяться с G. Но иногда эти водородные связи могут быть изменены, то есть основания могут образовывать пары с неправильным партнером. Это вызывает мутации в ДНК, которые могут приводить к генетическим нарушениям и болезням.

Если основания создадут неправильные связи в результате туннелирования, возникнет опасная мутация.

© Shutterstock

Исследователи обнаружили, что некоторые из этих мутаций могут происходить в результате странного явления квантовой физики, известного как квантовое туннелирование. Это звучит как научная фантастика, но иногда частицы могут спонтанно проходить через барьеры, которые для них непреодолимы.

Обычно частице требуется огромное количество энергии, чтобы преодолеть барьер, который можно представить как холм, через который перебрасывают мяч. Однако квантовая физика позволяет частице внезапно «туннелировать» через холм и мгновенно появиться на другой стороне. 

Это звучит невероятно, но квантовое туннелирование — это хорошо задокументированное явление, которое происходит в ряде сценариев, таких как ядерный синтез.

Квантовое туннелирование на простом примере.

© Getty Images

В случае с мутациями ДНК частицы, осуществляющие туннелирование, представляют собой протоны, которые могут перепрыгивать с одной стороны связи на другую. Если протоны «застревают» на неправильной стороне, это приводит к несоответствию ДНК и мутации.

Открытие поразительно еще и тем, что раньше биологическая среда считалась слишком теплой и сложной для квантового туннелирования. Однако новое исследование доказывает, что тепло фактически активирует протоны для совершения прыжка. Это говорит о том, что перенос протона в результате квантового туннелирования играет более важную роль в генетических мутациях, чем считалось раньше.

Если модель окажется жизнеспособной, она в итоге может оказать широкое влияние на существующие модели генетических отклонений. В свою очередь, это приведет к изменению всей генетической медицины и разработке новых методов лечения известных мутаций.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы и первыми узнавайте о главных новостях и важнейших событиях дня.