Biologia kwantowa to wschodząca dziedzina nauki, która pojawiła się w latach dwudziestych XX wieku. Bada ona czy subatomowy świat mechaniki kwantowej odgrywa rolę w żywych komórkach. Mechanika kwantowa jest z natury dziedziną interdyscyplinarną, która skupia fizyków jądrowych, biochemików i biologów molekularnych. Przełomowe badania potwierdziły, że odgrywa ona rolę w procesach biologicznych i powoduje mutacje w DNA.

W artykule opublikowanym w czasopiśmie Physical Chemistry Chemical Physics zespół naukowców z Wielkiej Brytanii wykorzystał najnowocześniejsze symulacje komputerowe i techniki mechaniki kwantowej do określenia roli tunelowania protonów, czysto kwantowego. zjawiska, w spontanicznych mutacjach w DNA. Tunelowanie protonów polega na spontanicznym zniknięciu protonu z jednego miejsca i ponownym pojawieniu się tego samego protonu w pobliżu.

Zespół badawczy odkrył, że atomy wodoru, które są bardzo lekkie, zapewniają wiązania, które utrzymują razem dwie nici podwójnej helisy DNA i w pewnych warunkach mogą zachowywać się jak rozchodzące się fale, które mogą istnieć w wielu miejscach jednocześnie. Prowadzi to do tego, że czasami atomy te trafiają na niewłaściwą nić DNA, co prowadzi do mutacji. Chociaż te mutacje mają krótką żywotność, zespół odkrył, że nadal mogą przetrwać mechanizm replikacji DNA w komórkach i mogą mieć konsekwencje zdrowotne.

„Wielu od dawna podejrzewało, że ​​świat kwantowy – dziwny, sprzeczny z intuicją i cudowny – odgrywa rolę w życiu, jakie znamy.  Fakt, że coś może być w dwóch miejscach jednocześnie, dla wielu z nas może się to wydawać absurdalny, ale w świecie kwantowym dzieje się to cały czas, a nasze badania potwierdzają, że tunelowanie kwantowe występuje również w DNA w temperaturze pokojowej" - powiedział Dr Marco Sacchi, kierownik projektu i członek Towarzystwa Królewskiego na Uniwersytecie w Surrey

Badacze podkreślają, że wciąż czeka nas długa i ekscytująca podróż, aby zrozumieć, jak procesy biologiczne działają na poziomie subatomowym, ale ich badania potwierdziły, że mechanika kwantowa jest zaangażowana w ten proces. Eksperci mają nadzieję, że uda się zbadać, w jaki sposób tautomery powstałe w wyniku tunelowania kwantowego mogą się rozprzestrzeniać i powodować mutacje genetyczne.