Меню

Free protonmail

Назад Главная » Паранормальные новости » Наука, Технологии » 2022 » Май » 7

ДНК может спонтанно мутировать


Молекулы жизни, ДНК, воспроизводятся с поразительной точностью, однако этот процесс не застрахован от ошибок и может привести к мутациям. С помощью сложного компьютерного моделирования группа физиков и химиков из Университета Суррея показала, что такие ошибки при копировании могут возникать из-за странных правил квантового мира. Две нити знаменитой двойной спирали ДНК связаны друг с другом субатомными частицами, называемыми протонами — ядрами атомов водорода, — которые обеспечивают клей, связывающий вместе молекулы, называемые основаниями. Эти так называемые водородные связи подобны ступеням закрученной лестницы, образующей структуру двойной спирали, открытую в 1952 году Джеймсом Уотсоном и Фрэнсисом Криком на основе работ Розалинды Франклин и Мориса Уилкинса.

Обычно эти основания ДНК (называемые A, C, T и G) следуют строгим правилам относительно того, как они связываются друг с другом: A всегда связывается с T, а C всегда с G. Это строгое спаривание определяется формой молекул, подгоняя их друг к другу, как части в мозаике, но если природа водородных связей немного изменится, это может привести к нарушению правила спаривания, что приведет к соединению неправильных оснований и, следовательно, к мутации. Хотя это было предсказано Криком и Уотсоном, только теперь сложное компьютерное моделирование смогло точно количественно оценить процесс.

Команда, являющаяся частью исследовательской программы Суррея в захватывающей новой области квантовой биологии, показала, что эта модификация связей между цепями ДНК гораздо более распространена, чем считалось до сих пор. Протоны могут легко перепрыгнуть со своего обычного места на одной стороне энергетического барьера и приземлиться на другой стороне. Если это произойдет непосредственно перед тем, как две нити будут распакованы на первом этапе процесса копирования, то ошибка может пройти через механизм репликации в клетке, что приведет к тому, что называется несоответствием ДНК и, возможно, мутацией.

В статье, опубликованной на этой неделе в журнале Communications Physics, команда Суррея, базирующаяся в Учебном центре докторантуры по квантовой биологии в Леверхалме, использовала подход, называемый открытыми квантовыми системами, для определения физических механизмов, которые могут заставить протоны прыгать между цепями ДНК. Но, что наиболее интригующе, именно благодаря хорошо известному, но почти волшебному квантовому механизму, называемому туннелированием, — подобно фантому, проходящему сквозь твердую стену, — им удается преодолеть.

Ранее считалось, что такое квантовое поведение не может происходить в теплой, влажной и сложной среде живой клетки. Однако австрийский физик Эрвин Шредингер предположил в своей книге 1944 года «Что такое жизнь?» что квантовая механика может играть роль в живых системах, поскольку они ведут себя иначе, чем неживая материя. Эта последняя работа, похоже, подтверждает теорию Шрёдингера. В своем исследовании авторы определили, что локальная клеточная среда заставляет протоны, которые ведут себя как распространяющиеся волны, термически активироваться и преодолевать энергетический барьер. На самом деле было обнаружено, что протоны непрерывно и очень быстро туннелируют туда и обратно между двумя цепями. Затем, когда ДНК расщепляется на отдельные нити, часть протонов оказывается не на той стороне, что приводит к ошибке.

Доктор Луи Слокомб, который выполнил эти расчеты во время работы над докторской диссертацией, объясняет, что: «Протоны в ДНК могут туннелировать вдоль водородных связей в ДНК и модифицировать основания, которые кодируют генетическую информацию. Модифицированные основания называются «таутомерами». «и может пережить процессы расщепления и репликации ДНК, вызывая «ошибки транскрипции» или мутации». Работой доктора Слокомба в Учебном центре докторантуры по квантовой биологии в Леверхалме в Суррее руководили профессор Джим Аль-Халили (физика, Суррей) и доктор Марко Сакки (химия, Суррей).

Профессор Аль-Халили комментирует: «Уотсон и Крик размышляли о существовании и важности квантово-механических эффектов в ДНК более 50 лет назад, однако этот механизм в значительной степени игнорировался». Д-р Сакки продолжает: «Биологи, как правило, ожидают, что туннелирование будет играть значительную роль только при низких температурах и в относительно простых системах. Поэтому они склонны не принимать во внимание квантовые эффекты в ДНК. Мы считаем, что в нашем исследовании мы доказали, что эти предположения действительно важны. не удержать».

Источник

Интересные новости:

Подписывайтесь на наш Telegram, «X(twitter)» и «Zen.Yandex», «VK», «OK» и новости сами придут к вам..

Подписывайтесь на наш Telegram-канал, «X(twitter)» и «Zen.Yandex», «VK», «OK» и новости сами придут к вам..

Теги

Никто не решился оставить свой комментарий.
Будь-те первым, поделитесь мнением с остальными.
avatar
Свежие статьи:
23.11.2024 в 22:59 Пророчества Джозефа Смита: Взгляд на будущее и эсхатологию
Пророчества о конце света всегда волновали умы человечества. Джозеф Смит, основатель Церкви Иисуса Христа Святых последних дней, оставил после себя значительное наследие пророчеств, которые, как кажется, становятся все более актуальными в нашем современном мир...

Читать далее

23.11.2024 в 20:57 Пирамида Менкаура: тайны и загадки древнеегипетского зодчества
На плато Гиза, среди величественных пирамид, пирамида Менкаура стоит как загадочный монумент, хранящий в себе тайны древнеегипетской цивилизации. Построенная около 4500 лет назад, она не только служила гробницей фараона, но и отражает уникальные архитектурные ...

Читать далее

23.11.2024 в 20:41 Осьминоги: вероятные наследники человечества на Земле
В мире животных осьминоги выделяются своей уникальной физиологией и высоким уровнем интеллекта. Несмотря на то, что они ведут жизнь в глубинах океанов, ученые, такие как профессор Тим Коулсон из Оксфордского университета, предсказывают, что в случае вымирания ...

Читать далее


Советы:
Баклажаны на зиму: простой рецепт с чесноком и укропом
Готовые баклажаны становятся похожи на маринованные грибы и закуска получается очень аппетитной. Ее можно подавать с подсушенным на сковороде хлебом – брускеттами, как самостоятельное блюдо, или дополнять ею мясные блюда, блюда из картофеля, или риса....

Читать далее

Лук не испортится у вас три месяца с этим способом хранения
Лук имеет длительный срок хранения, но большинство людей совершают ошибку, сохраняя ее не в том месте на кухне, в результате чего она плесневеет и станет мягкой раньше своего времени.

Читать далее

Рецепт этого брауни взорвал сеть. Готовится без муки и сахара

Хорошая новость в том, что его можно приготовить без ущерба для фигуры. Брауни - это влажный и супер-шоколадный десерт, который никого не оставит равнодушным. Хорошая новость в том, что его можно приготовить без ущерба для фигуры.

...

Читать далее