Računalne simulacije i kvantno-mehaničke metode koriste se za određivanje uloge protonskog tuneliranja, čisto kvantnog fenomena, u spontanim mutacijama u DNK.

Protonsko tuneliranje uključuje spontani nestanak protona iz a i ponovno pojavljivanje istog protona u blizini.

Kvantna biologija je znanstveno polje u nastajanju, osnovano 1920-ih, koje ispituje igra li subatomski svijet kvantne mehanike ulogu u živim stanicama. Kvantna mehanika po prirodi je interdisciplinarno područje koje okuplja nuklearne fizičare, biokemičare i molekularne biologe.

Istraživački tim iz Leverhulme doktorskog centra za kvantnu biologiju na Sveučilištu Surrey otkrio je da atomi vodika, koji su vrlo lagani, osiguravaju petlje koje drže dvije niti dvostruke spirale DNK zajedno, i mogu se, pod određenim uvjetima, ponašati kao raspršeni valovi koji mogu postojati na nekoliko mjesta odjednom zahvaljujući protonskom tunelu. To uzrokuje da se ti atomi povremeno nađu na krivom lancu DNK, što dovodi do mutacija.

Iako je životni vijek ovih mutacija kratak, tim iz Surreyja otkrio je da oni još uvijek mogu preživjeti mehanizam replikacije DNK unutar stanica i može imati zdravstvene posljedice.

Dr. Marco Sacchi, voditelj projekta, rekao je u izjavi: “Mnogi postojemnogi sumnjaju da kvantni svijet, koji je čudan, kontraintuitivan i prekrasan, igra ulogu u životu kakvog poznajemo.” Dok se ideja da nešto može biti prisutno na dva mjesta odjednom mnogima od nas može činiti nategnutom, to se događa cijelo vrijeme u kvantnom svijetu, a naša studija potvrđuje da se kvantno tuneliranje događa i u DNK na sobnoj temperaturi.” 1>

Louie Slocombe, doktorant na Leverhulme Quantum Biology Doctoral Training Center i koautor studije, rekao je: "Pred nama je još dug i uzbudljiv put do razumijevanja kako biološki procesi funkcioniraju na subatomskoj razini, ali naša studija, i mnoge druge posljednjih godina, potvrdile su da je kvantna mehanika u igri. Nadamo se da ćemo u budućnosti istražiti kako se tautomeri proizvedeni kvantnim tunelima mogu razmnožavati i stvarati genetske mutacije.”

Znanstveni članak objavljen je u časopisu Physical Chemistry Chemical Physics.