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 В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Ученые раскрыли причины удивительной сохранности крупнейшей из пирамид Гизы. Секрет того, что за прошедшие тысячелетия пирамиду не разрушили землетрясения, кроется в особенностях ее конструкции, в том числе в так называемых разгрузочных камерах, расположенных непосредственно над погребальной камерой фараона.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Астрофизики Южного федерального университета предложили объяснение одной из самых интригующих загадок современной физики — годичных колебаний сигнала в детекторе DAMA/LIBRA, который вот уже почти тридцать лет регистрирует странные сигналы в подземной лаборатории Гран-Сассо в Италии, интерпретируемые как взаимодействие частиц темной материи с обычным веществом.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
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