تعداد شگفت انگیزی از جهش های ژنتیکی به لطف ویژگی های عجیب فیزیک کوانتومی رخ می دهد

اشتباهات اتفاق می افتد. به خصوص زمانی که صحبت از تکثیر توالی های وسیع DNA در داخل سلول های ما می شود. این هم چیز خوبی است. اگر خطاهایی در ژن‌های ما که از آنها به عنوان جهش یاد می‌کنیم نبود، انتخاب طبیعی ممنوع بود و زندگی در آب مرده بود.

از آنجایی که جهش‌ها برای همه چیز از بیماری گرفته تا تنوع زیستی حیاتی است، ما اطلاعات تکان‌دهنده‌ای در مورد فیزیک این فرآیند نداریم.

یافته‌های دانشگاه ساری در بریتانیا نشان می‌دهد. این گمانه زنی ها احیا شد مبنی بر اینکه یک محرک اصلی در پشت شیار شیمیایی که به طور خود به خود یک پایه رمزگذاری شده را با پایه دیگر تعویض می کند، ماهیت کوانتومی دارد.

به طور خاص، بخش مهمی از فرآیند جهش، جابجایی یک هیدروژن منفرد است. که پایه های ژنتیکی را به هم می چسباند تا “پله های” ساختار نردبان پیچ خورده DNA را بسازد. این امر از طریق فرآیند تونل‌زنی، شکستن پیوندهای بین پایه‌های ژنتیکی گوانین و سیتوزین در طول مقیاس‌های زمانی اتفاق می‌افتد که اجازه تغییرات دائمی را می‌دهد.

تونل زنی کوانتومی نتیجه طبیعی عدم قطعیت در ویژگی های ذره در شرایط محدود است.

بزرگنمایی نزدیک در یک زیراتمی جسمی مانند پروتون و موقعیت آن به طور فزاینده ای مبهم می شود.

اشیاء در این مقیاس از نظر تئوری می توانند فراتر از مرزهای یک مانع محدود وجود داشته باشند و به نظر می رسد که راه خود را از طریق دیوارها به آسانی یک شبح “تونل” می کنند. حرکت در یک خانه خالی از سکنه.

اگرچه یک ویژگی اساسی از واقعیت در سطح کوانتومی است، چگونگی درهم تنیدگی ویژگی‌های یک ذره با ذرات دیگر که در محیط‌های گرم و پر سر و صدا در حال تکان خوردن هستند، تضمین می‌کند که به راحتی در جهان ماکرو مقیاس نمی‌شود. .

یا مدت‌ها پیش فرض می‌کردیم.

“زیست‌شناسان معمولاً انتظار دارند تونل‌سازی انجام شود. تنها در دماهای پایین و در سیستم‌های نسبتا ساده نقش مهمی دارد،” %۲۰%D9%85%DB%8C%20%DA%AF%D9%88%DB%8C%D8%AF.

” dna>

مدل سازی نظری تیم از تغییر پیوند بین پایه های گوانین و سیتوزین چندین فرض پیرامون شیمی پشت این شکل رایج جهش را به چالش می کشد. .

از همان روزهای اولیه مطالعه ساختارها و شیمی DNA، دانشمندان فکر می‌کردند که علت اصلی جهش، جابه‌جایی هیدروژن‌هایی است که بر اساس رشته‌های DNA مخالف پیوند برقرار می‌کنند.

این حرکت می تواند پایه را به tautomer تبدیل کند – یک مولکول جدید با همان شکل قبلی اما با پیکربندی ظریف و متفاوت از عناصر .

تصور می‌شود که هیدروژن‌ها از طریق فرآیندی به نام انتقال پروتون مضاعف از مرز بین رشته‌ها می‌جهند، عملی که به‌طور شگفت‌انگیزی شبیه یک رویداد تونل‌زنی کوانتومی است.

اما جدا از فرض بر این است که سیستم های بیولوژیکی برای وقوع چنین رویداد کوانتومی بسیار داغ و شلوغ هستند، هر گونه انتقال پروتون مضاعف که از این طریق اتفاق می افتد باید توسط آنزیم های ویرایش کننده سلول از بین برود.

محققان با نگاهی دقیق تر به فیزیک پشت این فرآیند، تحت شرایط دمایی نشان داده اند. از یک سلول معمولی که اثرات کوانتومی باید باعث شود پروتون‌ها با سرعت بالا به جلو و عقب زمزمه کنند و باعث تار شدن پایه‌ها در توتومرهایشان شود.

از آنجایی که زمان صرف شده به عنوان یک توتومر زودگذر است، همانندسازی ماشین‌هایی که رشته‌ای از DNA را کپی می‌کنند به سختی حضور آن را تشخیص می‌دهند.

اما اگر این فرآیند منجر به نوعی عدم تعادل بین بازها شود و نسبت‌های یک باز و توتومر آن را به نوعی تغییر دهد، این تغییر بسیار محتمل است. را می توان به عنوان یک جهش در جای خود قفل کرد.

چه اینکه، از نظر ریاضی، وجود این نسخه های شبح مانند شبح وار از هر پایه به اندازه کافی عالی است تا این دسته خاص از جهش بسیار رایج تر از آنچه ما می دانیم باشد.

تأیید قبل به آزمایش‌های آینده نیاز دارد دیکشنری‌های انجام شده در این مطالعه، به‌ویژه در مورد چیزهایی مانند سرعت پرش پروتون در دماهای مختلف.

همچنین باید نشان داده شود که آیا اثرات کوانتومی در تغییرات دیگر جفت‌های باز یا حتی در انواع دیگر جهش‌ها نقش دارند یا خیر. .

زیست شناسان کم کم متوجه نقش عدم قطعیت کوانتومی در طیف وسیعی از فرآیندهای بیوشیمیایی می شوند.

به طور فزاینده ای واضح است که مرزهای جهان کوانتومی به اندازه ما جامد نیستند. ممکن است تصور کنید.

این تحقیق در Nature Communications منتشر شده است. .