ТАСС, 5 мая. Британские физики просчитали поведение ДНК на квантовом уровне. Это помогло раскрыть механизм, способствующий появлению мутаций в определенных участках генома в результате туннелирования протонов (преодоление микрочастицей потенциального барьера, когда ее энергия меньше высоты барьера) между нитями в двойной спирали. Работа опубликована в журнале Nature Communications Physics. О результатах в четверг сообщила пресс-служба университета Суррея.

       "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", - сообщил научный сотрудник университета Суррея (Великобритания) Луи Слокомб.

       Мутации появляются в ДНК человека и других живых существ практически каждую секунду. Эти изменения ученые рассматривают как главный источник генетической изменчивости, необходимой для работы естественного отбора, и как одну из главных движущих сил эволюции.

       Причиной считают случайные изменения в структуре ДНК, вызванные природными источниками радиации и ошибками в работе клеточных белков. Недавно исследователи обнаружили, что мутации значительно реже появляются в ключевых участках ДНК растений и животных. Это ставит под сомнение случайный характер их появления.

       Квантовые мутации

       Луи Слокомб и его коллеги раскрыли возможный квантовый механизм появления подобных "неслучайных" мутаций, направленных на изучение физических взаимодействий между двумя соседними нитями ДНК в двойной спирали генома. О возможной роли этих процессов в работе клеток в середине прошлого века писал австрийских физик Эрвин Шредингер.

       Исследователи подтвердили гипотезу Шредингера в ходе расчетов, в рамках которых они проследили за тем, как соседние с ДНК молекулы и ионы будут влиять на свойства водородных связей, сшивающих двойную спираль в единое целое.

       Физики обнаружили, что протоны, участвующие в образовании этих связей между нитями ДНК, часто туннелируют, перемещаются с одной спирали на другую, в результате квантового взаимодействия с источниками энергии из внешней среды. Эти перемещения атомов водорода не сказываются на стабильности нитей ДНК в состоянии покоя, однако они могут привести к появлению мутаций во время копирования генома или при его чтении, когда двойная спираль разделяется на две половины.

       В прошлом, как отмечают исследователи, биологи считали, что туннелирование внутри ДНК происходит только при сверхнизких температурах, не совместимых с жизнью, однако расчеты Слокомба и его коллег показали, что эти процессы происходят и при комнатной температуре. По мнению исследователей эту квантовую особенность ДНК необходимо учитывать при изучении механизмов появления мутаций в геноме.