Квантовое взаимодействие вызывает случайные мутации ДНК
Ученые выяснили, что протоны могут перемещаться между нитями ДНК в результате квантового взаимодействия с источниками энергии. Такое вмешательство способно вызвать мутации в процессе копирования или чтения генома.
Британские физики исследовали поведение ДНК на квантовом уровне. В ходе работы удалось установить механизм, способствующий появлению мутаций в геноме. Это происходит в результате туннелирования протонов между нитями в двойной спирали. Таким образом микрочастица преодолевает потенциальный барьер, когда ее энергия меньше высоты барьера.
Результаты опубликованы в журнале Nature Communications Physics, пишет ТАСС.
"Мы обнаружили, что протоны могут туннелировать между нитями ДНК, что приводит к изменениям в структуре нуклеотидов, кодирующих генетическую информацию. Эти перемены сохраняются при копировании двойной спирали, в результате чего они могут вызывать ошибки чтения и мутации при чтении генома", - рассказал научный сотрудник университета Суррея Луи Слокомб.
Мутации рождаются в ДНК человека и других живых организмов ежесекундно. Ученые считают их главным источником генной изменчивости, нужной для естественного отбора и эволюции. Причиной мутации становятся случайные преобразования в структуре ДНК, вызываемые природной радиацией и сбоями работы клеточных белков. Выяснилось, что мутации реже появляются в ключевых участках ДНК растений и животных. Ученые предположили, что они неслучайны.
Луи Слокомб с коллегами раскрыли допустимый квантовый механизм появления таких мутаций. Они проанализировали физическое взаимодействие между двумя соседними нитями ДНК в двойной спирали генома. Об этих процессах в середине прошлого века писал австрийских физик Эрвин Шредингер. В ходе эксперимента авторы подтвердили гипотезу Шредингера. Они наблюдали за тем, как соседние с ДНК молекулы и ионы влияют на свойства водородных связей, соединяющих двойную спираль.
Физики заметили туннелирование протонов с одной спирали на другую. Такая реакция вызвана внешним квантовым воздействием источников энергии. Такое блуждание атомов водорода не нарушает нити ДНК в состоянии покоя, но может привести к возникновению мутаций во время копирования генома или при его чтении при разделении двойной спирали пополам.
Созданы генетически модифицированные клетки, совместимые с 95% людей. Японские ученые разработали специальные стволовые клетки. Они подходят почти всем людям и имеют низкую степень отторжения.
Геном человека полностью расшифрован. Проект Человеческий Геном международный научно-исследовательский проект. В его рамках планировалось определить последовательность нуклеотидов и идентифицировать 20-25 тыс. генов в человеческом геноме. Проект считают крупнейшим международным сотрудничеством в биологии.
