«تونل کوانتومی» عامل جهش های ناگهانی دی ان ای شناخته شد

به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از نیواطلس، این در حالی است که دی ان ای به طور مداوم در حال جهش است و همین امر به تکامل و البته بیماری های جدید منجر می شود.

شکل مارپیچ دوتایی دی ان ای مربوط به دلیل مولکول هایی ایجاد می شود که پایه نام دارند و به وسیله پیوندهای هیدروژن جفت می شوند. این پایه ها با حروف A،C، T و G علامت گذاری می شوند و معمولاً قوانین خاصی برای ایجاد پیوند دارند. به عنوان مثال A با T و C با Gپیوند دارند. اما گاهی اوقات این پیوندهای هیدروژنی را می توان تغییر داد. این بدان معناست که ممکن است پایه ها با شریک اشتباهی جفت شوند. چنین روندی نشان دهنده جهشی در دی ان ای است. این جهش ها در کل بی آزار هستند اما گاهی اوقات به اختلالات ژنتیکی منجر می شوند.

محققان دانشگاه سوری در تحقیقی جدید متوجه شدند برخی از این تغییرات ممکن است در نتیجه یک پدیده فیزیک کوانتومی عجیب به نام «تونل کوانتومی» اتفاق بیفتند. گاهی اوقات ممکن است ذرات به طور ناگهانی از کنار موانعی تونل بزنند که انرژی کافی برای غلبه بر آنها را نداشته اند.

توپی را تصور کنید که در یک دره قرار دارد. طبق قوانین فیزیک کلاسیک انداختن توپ به سمت دیگر تپه نیازمند مقدار خاصی انرژی است تا آن را به سمت بالا هل دهد. اما فیزیک کوانتوم کمک می کند این توپ به طور ناگهانی و خود به خود تونلی در تپه ایجاد کند و در سمت دیگر ظاهر شود. هرچند این روند غیرقابل باور به نظر می رسد اما در سناریوهای مختلفی از جمله همجوشی هسته ای ثبت شده است.

محققان معتقدند در جهش های دی ان ای ذراتی که تونل کوانتومی می زنند، پروتون های موجود در اتم هیدروژن هستند که می توانند از یک طرف به سمت دیگر پیوند بجهند. اگر رویداد پیش از آن اتفاق بیفتد که دو شاخه دی ان ای به عنوان بخشی از فرایند تکثیر سلولی از هم جدا شوند، ممکن است پروتون ها در جهت اشتباه به دام بیفتند و در نتیجه یک عدم تطبیق دی ان ای و احتمالاً جهش به وجود می آید.

البته احتمال وقوع چنین رویدادی در جهش دی ان ای حدود یک دهه قبل پیشنهاد شد، اما مکانیسم وقوعش از آن زمان تاکنون مشخص نبوده است. زیرا تصور می شد محیط بیولوژیک آن برای وقوع تونل کوانتومی بسیار گرم و پیچیده باشد.

اما در پژوهش جدید محققان متوجه شدند این امر نه تنها در محیط مورد نظر اتفاق می افتد بلکه در اصل گرما پروتون ها را وادار به جهش می کند.این گروه از فرآیندی به نام سیستم‌های کوانتومی باز برای مدل‌سازی دینامیک فرآیند استفاده کردند و نشان دادند که این پروتون‌ها بیشتر از آنچه قبلاً تصور می‌شد به جلو و عقب می‌پرند. این نشان می‌دهد که انتقال پروتون از تونل‌سازی کوانتومی نقش مهم‌تری در جهش‌های ژنتیکی ایفا می‌کند که معمولاً به آن اعتبار داده می‌شود.

پژوهش مذکور در ژورنال «نیچر کامونیکیشنز فیزیکز» منتشر شده است.