本文转自：澎湃新闻近日|科学家首次发现量子力学如何导致基因突变( 二 ) 本文转自：澎湃新闻

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互变异构体(Tautomeric)发生概率，图片来自论文
以往科学家认为，量子隧穿效应不太可能发生在活体生物细胞内温暖、潮湿和复杂的环境中。然而，奥地利物理学家欧文·薛定谔在1944年的著作《生命是什么?》(WhatIsLife?)中提到，由于活体生物的表现与无生命物质不一样，量子力学可以在生命系统中发挥作用。这项研究似乎证实了薛定谔的理论。
前述团队确定，局部的细胞环境导致行为类似于波的质子被热激活，并穿过能量壁垒。他们发现质子是连续并且非常迅速地在两条链之间隧穿。之后，当DNA分裂成单独的链时，一些质子被捕获在错误的一侧。

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鸟嘌呤-胞嘧啶碱基对之间质子转移反应示意图，图片来自论文
“DNA中的质子可以沿着DNA中的氢键隧穿，并修改编码遗传信息的碱基。这些修改过的碱基被称为‘互变异构体’ ，可以在DNA裂解和复制过程中存活，导致‘转录错误’或突变。 ”英国萨里大学LouieSlocombe在博士学位期间进行了前述计算，并由萨里大学物理系教授JimAl-Khalili和化学系博士MarcoSacchi指导。
Al-Khalil对此评价：“沃森和克里克在50多年前就推测了DNA中量子力学效应的存在以及重要性，然而这种量子力学效应在很大程度上被忽视了。 ”
“生物学家通常认为，只有在低温和相对简单的系统中，隧穿效应才能发挥重要作用。因此，他们倾向于低估DNA中的量子效应。通过我们的研究，我们相信已经证明了这些假设并不成立。 ”Sacchi博士说道。
前述研究成果表明了量子隧穿在基因突变中的重要性，以及质子的转移在DNA突变中具有更加重要的作用，未来可能对目前的基因突变模型产生深远影响。