研究:量子力学在生物过程中发挥作用,导致DNA突变

2024-11-25 00:19来源:本站

  

  

  量子生物学是一个新兴的科学领域,成立于20世纪20年代,研究量子力学的亚原子世界是否在活细胞中发挥作用。量子力学本质上是一个跨学科的领域,汇集了核物理学家、生物化学家和分子生物学家。

  在《物理化学化学物理》杂志上发表的一篇研究论文中,来自萨里大学Leverhulme量子生物学博士培训中心的一个研究小组使用了最先进的计算机模拟和量子力学方法来确定质子隧穿(一种纯量子现象)在DNA内部自发突变中的作用。

  质子隧穿包括质子从一个位置自发消失,而同一质子在附近重新出现。

  研究小组发现,非常轻的氢原子提供了将DNA双螺旋的两条链连接在一起的键,并且在某些条件下,由于质子隧道作用,氢原子的行为就像展开的波一样,可以同时存在于多个位置。这导致这些原子偶尔会在错误的DNA链上被发现,从而导致突变。

  尽管这些突变的寿命很短,但萨里大学的研究小组发现,它们仍然可以在细胞内的DNA复制机制中存活下来,并可能对健康产生潜在影响。

  该项目负责人、萨里大学皇家学会研究员马可·萨基博士说:“许多人长期以来一直怀疑量子世界——这个奇怪、反直觉、奇妙的世界——在我们所知的生活中扮演着重要角色。”虽然某些东西可以同时出现在两个地方的想法对我们许多人来说可能是荒谬的,但这种情况在量子世界中一直在发生,我们的研究证实,量子隧道效应也发生在室温下的DNA中。”

  Jim Al-Khalili是这项研究的合著者之一,也是萨里大学Leverhulme量子生物学博士培训中心的联合主任,他说:“与这群年轻、多样化和有才华的思想家一起工作是令人兴奋的,他们组成了一个广泛的科学界联盟。这项工作巩固了量子生物学作为21世纪最令人兴奋的科学研究领域的地位。”

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