Квантовые процессы приводят к появлению мутаций в структуре ДНК
Ученые показали, что квантовые процессы играют роль в появлении спонтанных мутаций в процессе удвоения ДНК. Протон туннелирует вдоль водородной связи, соединяющей цепи ДНК, и при их разделении может оказаться не на той стороне. Это, в свою очередь, грозит стать причиной мутации.
Репликация — процесс удвоения молекулы ДНК, необходимый для передачи генетической информации во время деления клеток. Он проходит с поразительной точностью, однако ошибки все же встречаются и иногда приводят к мутациям. Используя компьютерное моделирование, ученые из Университета Суррея (Великобритания) показали, что ошибки репликации могут происходить из-за квантовых процессов. Результаты их исследования опубликованы в журнале Communications Physics.
ДНК состоит из последовательности азотистых оснований четырех типов: аденина, гуанина, тимина и цитозина. Основания двух цепей спирали ДНК соединяются друг с другом водородными связями через атомы водорода. При этом аденин всегда связан с тимином двумя связями, а цитозин с гуанином — тремя. Изменение этих связей, которое происходит при модификации оснований, может приводить к соединению азотистого основания не со своей парой, что становится причиной мутаций.
Хотя это событие было предсказано еще первооткрывателями структуры ДНК Джеймсом Уотсоном и Фрэнсисом Криком, только сейчас компьютерное моделирование помогло количественно оценить вероятность такого процесса.
Оказалось, модификация связей между цепями ДНК гораздо более распространена, чем считалось ранее. Ядро атома водорода состоит из одного протона, который может легко перепрыгивать через энергетический барьер с одной стороны водородной связи на другую. Это происходит благодаря хорошо изученному квантовому процессу — туннелированию, при котором частица (в данном случае — протон) преодолевает потенциальный барьер, но ее полная энергия при этом меньше высоты барьера. Такое явление, напоминающее телепортацию объекта сквозь стену, имеет исключительно квантовую природу и невозможно в классической механике.
Однако локальная клеточная среда становится причиной квантового поведения протонов. Они термически активируются и преодолевают энергетический барьер. Таким образом внутри ДНК протоны постоянно туннелируют туда и обратно вдоль водородных связей между цепями. При разделении нитей для копирования в процессе репликации часть протонов может оказаться не на своей стороне, и это приведет к ошибке и несоответствию оснований в новой паре.
Ранее биологи полагали, что подобные квантовые процессы не способны проходить в теплой и сложноустроенной живой клетке, а туннелирование возможно только при низких температурах в относительно простых системах. Квантовые эффекты в ДНК практически не рассматривались, однако теперь ученые показали, что они вносят большой вклад в биологические процессы.
Telegram 
Дзен 
VK Мужчина, отправившийся на утреннюю прогулку на юго-западе Норвегии, случайно сделал крайне редкую и ценную находку — золотое украшение для ножен меча в виде переплетенных между собой змееподобных существ. По мнению ученых, в VI веке нашей эры этот артефакт специально поместили в трещину в скале в качестве подношения богам во времена голода и социальных потрясений.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Канадские исследователи идентифицировали останки четырех членов пропавшей полярной экспедиции Джона Франклина 1845 года, сравнив их ДНК с генетическим материалом современных потомков. Открытие решило полуторавековую загадку с переодетым матросом и помогло восстановить маршрут отступления экипажа по льдам. Выяснилось, что при эвакуации моряки разделились по кораблям, после чего бросили ослабевших товарищей в спасательных шлюпках.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Мужчина, отправившийся на утреннюю прогулку на юго-западе Норвегии, случайно сделал крайне редкую и ценную находку — золотое украшение для ножен меча в виде переплетенных между собой змееподобных существ. По мнению ученых, в VI веке нашей эры этот артефакт специально поместили в трещину в скале в качестве подношения богам во времена голода и социальных потрясений.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии