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 verwendeten 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, Projektmanager und Forscher der Royal Society University ist sehr klar. „Viele haben lange vermutet, dass die Quantenwelt (was seltsam, kontraintuitiv und wunderbar ist) spielt eine Rolle im Leben, wie wir es kennen. Die Idee, dass etwas gleichzeitig an zwei Orten vorhanden sein könnte, könnte absurd sein. Dies geschieht jedoch immer in der Quantenmechanik. Unsere Studie bestätigt, dass dies immer in der Quantenwelt geschieht, und unsere Studie bestätigt, dass Quantentunneln auch in DNA bei Raumtemperatur auftritt. “
Louie SlocombeDer Co-Autor der Studie sagt: „Es liegt noch ein langer und aufregender Weg vor uns, um zu verstehen, wie biologische Prozesse auf subatomarer Ebene funktionieren. Unsere Studie und unzählige andere in den letzten Jahren bestätigen jedoch, dass die Quantenmechanik eine Rolle spielt. Wir hoffen, in Zukunft untersuchen zu können, 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
