ИА «Ореанда-Новости» Научный журнал Nature Communications Physics опубликовал статью британских физиков, в которой раскрывается механизм взаимосвязи между проявлением случайных мутаций с процессами, происходящими на квантовом уровне. Учёные из университета Суррея, установив процессы функционирования ДНК в масштабах субатомного уровня, сообщили, что причиной спонтанной мутационности могут быть свободные протоны, туннелирующие через энергобарьеры с энергетическим потенциалом, значительно меньшим, чем высота барьера между нитями двойной спирали ДНК.

Издание ссылается на пресс-службу университета Суррея, приводящую слова научного сотрудника ВУЗа Луи Слокомб о том, что протоны могут туннелировать между нитями ДНК, что приводит к образованию изменений нуклеотидов, кодирующих информацию. При копировании ДНК копируются и данные изменения, что приводит к трансформации информационной структуры сложной молекулы. Согласно данной картине изменения происходят ежесекундно, то есть мутационные процессы в организме не прерываются никогда, что обеспечивает неповторимость генетических трансформаций, в конечном итоге влияя на развитие организма, вида и на эволюцию. До сих пор причиной мутаций называли случайное действие природной радиации, вызывающей изменения в клеточных белках, но практическое отсутствие генетических изменений в ключевых участках ДНК поставило под сомнение случайность подобных процессов.

Слокобм и его коллеги выдвинули тезис о «неслучайном» характере мутаций и попытались его доказать, изучая взаимодействие нитями двойной спирали ДНК в геноме. Исследователи опирались на работы в этой области австрийского физика Эрвина Шредингера, ещё в середине прошлого столетия выдвинувшего объяснение клеточных трансформаций физическими взаимодействиями. В ходе изучения физики выявили механику влияния соседних с ДНК клеток на водородные связи, скрепляющих сложную цепь молекулы, подтвердив шредингеровские предположения.

Физики установили, что протоны, участвующие в образовании данных связей, часто туннелируют, то есть перемещаются на соседние нити под воздействием внешних источников энергии. В состоянии покоя эти перемещения не влияют на стабильность системы, однако, при копировании или при чтении генома могут произойти сбои, приводящие к изменениям структуры, когда двойная спираль разделяется на две отдельные половины. Биологи в прошлом считали, что прохождение протонов сквозь туннели в ДНК возможно только при сверхнизких температурах, но Слокомб с коллегами доказал, что данная процессность не представляет из себя что-то необычное и происходит постоянно при комнатных условиях. Этот факт в дальнейшем может иметь одно из решающих значений при объяснении появления мутаций в геноме.

Владимир Мозалевский, ИА «Ореанда – Новости»