【大紀元2022年05月10日訊】（大紀元記者李少維編譯報導）在分子層面，基因需要準確地複製，這個過程出錯就容易產生基因突變。一組科學家利用先進的技術，第一次發現量子力學機制在基因複製過程中所起的作用，如何導致基因突變。
科學家發現DNA的兩條鏈狀結構通過一些質子（氫原子核）連在一起。這些質子起到膠水的作用，把各種鹼基綁定在一起。這種稱為氫鍵的綁定方式，就像梯子中間的橫梁一樣，把DNA雙鏈聯繫在一起。
一般情況下，DNA的四個鹼基A、C、T和G有固定的綁定組合，比如A總是與T綁定；C總是與G綁定。這是由分子的形狀決定的，把它們像拼圖一樣完美地拼合在一起。但是如果氫鍵出現一些變化，就會導致配對出錯，繼而引發基因突變。
早在1952年，發現DNA雙鏈結構的科學家詹姆斯·沃森（James Watson）和弗朗西斯·克里克（Francis Crick）曾預測DNA突變可能與量子力學的某種現象相關，但是直到這份研究，才第一次通過先進的模型準確地量化這個過程，看到了其中的緣由。
這個由英國薩里大學（University of Surrey）引領的研究組，從量子生物學角度看到了其中的聯繫。量子生物學是一個相對較新的研究領域。
這份研究發現，這些氫鍵質子可能總是以量子隧穿的方式不斷地在DNA的雙鏈之間來回穿梭。量子隧穿是量子世界內粒子會發生的一種穿越現象，猶如粒子憑空穿過一堵牆抵達牆體的另一面。
以前，科學家認為活體生物細胞內的環境溫暖、潮濕、太複雜，不會發生量子隧穿現象。1944年，奧地利物理學家歐文·薛定諤（Erwin Schrödinger）提出，活體生物內的機制與無生命物質內的環境不一樣，量子隧穿現象也可能在其中扮演一定的角色。這份研究終於證實了這個理論。
這份研究稱，細胞的局部環境導致質子被熱激活，從而可以穿越能量屏障，也就是會出現量子隧穿現象。更確切地說，研究者發現質子持續地在DNA雙鏈之間來回隧穿。可是，在某個階段當DNA被切割成獨立雙鏈的時候，一些質子被留在了錯誤的一邊，導致出錯。
這份研究5月5日發表於《自然》（Nature）旗下的《通訊-物理》（Communications Physics）期刊。◇
責任編輯：葉紫微
