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:
04.11.2024 в 20:25 Необычный объект CWISE J1249: загадка гиперскоростной звезды
В бескрайних просторах нашей галактики астрономы продолжают делать удивительные открытия, которые бросают вызов нашему пониманию космоса. Недавний анализ архивных данных космического телескопа WISE привел к вскрытию необычного объекта, известного как CWISE J12...

Читать далее

04.11.2024 в 20:18 Загадки ольмекских голов: Искусство и тайны древней Мезоамерики
На границе двух эпох, ольмекская цивилизация оставила после себя невероятные артефакты, среди которых величественные каменные головы. Эти монументальные скульптуры, созданные более 3000 лет назад, приглашают нас в путешествие по древним верованиям и социальной...

Читать далее

04.11.2024 в 20:11 Плазма как возможная форма жизни: новые горизонты астробиологии
В последние годы учёные всё чаще ставят под сомнение традиционные представления о жизни, исследуя формы, которые выходят за пределы привычных биологических классов. Новое исследование, посвящённое плазмоподобным образованиям в верхних слоях атмосферы Земли, от...

Читать далее


Советы:
Будете есть свои огурцы уже в мае: как правильно посеять семена, чтобы получить ранний урожай
Если вы хотите смаковать своими огурчиками уже в мае, тогда следует воспользоваться советами опытных огородников. Они поделились отличным методом посева огурцов в мини-теплицы из полиэтиленовых пакетов. Рассказываем, когда и как правильно посеять огурцы для ра...

Читать далее

Осенняя обрезка растений: советы для здорового сада
Осень — это не только время сбора урожая, но и важный период для ухода за растениями в вашем саду. Многие садоводы считают, что обрезка должна проводиться только весной, но на самом деле осенняя обрезка многолетников может значительно улучшить их здоровье и вн...

Читать далее

Эти признаки указывают на то, что партнер вам не пара
Сильные чувства, влюбленность, быстрое развитие отношений и совпадение по вкусам абсолютно не гарантируют, что вас ждут счастливые отношения.

Читать далее