Eine innovative Studie bestätigte, dass die Quantenmechanik eine Rolle bei biologischen Prozessen spielt und Mutationen in der DNA verursacht.
Obwohl es bereits fast ein Jahrhundert alt ist, ist die Quantenbiologie immer noch ein aufstrebendes Gebiet der Wissenschaft. Untersuchen Sie, ob die subatomare Welt der Quantenmechanik in lebenden Zellen eine Rolle spielt. Es ist von Natur aus ein interdisziplinäres Feld und bringt Kernphysiker, Biochemiker und Molekularbiologen zusammen.
Kürzlich wurde in der Zeitschrift ein Forschungsbericht veröffentlicht Physikalische Chemie Chemische Physik. Ein Team aus der Leverhulme Quantenbiologie Doktorandenausbildungszentrum von Surrey nutzten Computersimulationen und quantenmechanische Methoden, um die Rolle des Protonentunnels (ein reines Quantenphänomen) bei spontanen Mutationen innerhalb der DNA zu bestimmen.
Was ist protonentunneln
Il Protonentunneln es beinhaltet das spontane Verschwinden eines Protons aus einer Position und das Wiederauftauchen desselben Protons in der Nähe.
Das Forscherteam fand heraus, dass Wasserstoffatome, die sehr leicht sind, die Bindungen bilden, die die beiden Stränge der DNA-Doppelhelix zusammenhalten. Solche Atome können sich unter bestimmten Bedingungen dank des Protonentunnelns wie gestreute Wellen verhalten, die gleichzeitig an mehreren Positionen existieren können. Dies führt dazu, dass diese Atome gelegentlich am falschen DNA-Strang gefunden werden, was zu Mutationen führt.
Obwohl die Dauer dieser Mutationen kurz ist, hat das Surrey-Team gezeigt, dass sie den DNA-Replikationsmechanismus in Zellen überleben und gesundheitliche Folgen haben können.
Forschung
Der Arzt Marco Sacchi, Projektleiter und Forscher der Royal Society University, ist sehr klar. „Viele vermuten schon lange, dass die Quantenwelt (was seltsam, kontraintuitiv und wunderbar ist) spielt eine Rolle im Leben, wie wir es kennen. Die Vorstellung, dass etwas gleichzeitig an zwei Orten vorhanden sein könnte, mag absurd sein. Aber das passiert in der Quantenmechanik immer. Unsere Studie bestätigt, dass es in der Quantenwelt immer passiert, und unsere Studie bestätigt, dass Quantentunneln auch in der DNA bei Raumtemperatur auftritt.
Louie SlocombeCo-Autor der Studie sagt: „Wir haben noch einen langen und spannenden Weg vor uns, um zu verstehen, wie biologische Prozesse auf subatomarer Ebene funktionieren. Aber diese unsere und unzählige andere Studien der letzten Jahre bestätigen, dass die Quantenmechanik eine Rolle spielt.“ In Zukunft hoffen wir zu untersuchen, wie die Quantenmechanik genetische Mutationen erzeugt.“
Diese Arbeit konsolidiert die Quantenmechanik und die Quantenbiologie als die aufregendsten Bereiche der wissenschaftlichen Forschung im 21. Jahrhundert.
Referenzen: "Quanten- und klassische Effekte bei DNA-Punktmutationen: Watson-Crick-Tautomerie in AT- und GC-Basenpaaren" - L. Slocombe, JS Al-Khalilib und M. Sacchi, Physikalische Chemie Chemische Physik. DOI: 10.1039 / D0CP05781A
