研究首次发现量子力学机制如何导致基因突变

在分子层面，基因需要准确地复制，这个过程出错就容易产生基因突变。一组科学家利用先进的技术，第一次发现量子力学机制在基因复制过程中所起的作用，如何导致基因突变。

一般情况下，DNA的四个碱基A、C、T和G有固定的绑定组合，比如A总是与T绑定；C总是与G绑定。这是由分子的外形决定的，把它们像拼图一样完美地拼合在一起。但是如果氢键出现一些变化，就会导致配对出错，继而引发基因突变。

早在1952年，发现DNA双链接构的科学家詹姆斯·沃森（James Watson）和弗朗西斯·克里克（Francis Crick）曾预测DNA突变可能与量子力学的某种现象相关，但是直到这份研究，才第一次通过先进的模型准确地量化这个过程，看到了其中的缘由。

这个由英国萨里大学（University of Surrey）引领的研究组，从量子生物学角度看到了其中的联系。量子生物学是一个相对较新的研究领域。

这份研究发现，这些氢键质子可能总是以量子隧穿的方式不断地在DNA的双链之间来回穿梭。量子隧穿是量子世界内粒子会发生的一种穿越现象，犹如粒子凭空穿过一堵墙抵达墙体的另一面。

以前，科学家认为活体生物细胞内的环境温暖、潮湿、太复杂，不会发生量子隧穿现象。1944年，奥地利物理学家欧文·薛定谔（Erwin Schrödinger）提出，活体生物内的机制与无生命物质内的环境不一样，量子隧穿现象也可能在其中扮演一定的角色。这份研究终于证明了这个理论。

这份研究称，细胞的局部环境导致质子被热激活，从而可以穿越能量屏障，也就是会出现量子隧穿现象。更确切地说，研究者发现质子持续地在DNA双链之间来回隧穿。可是，在某个阶段当DNA被切割成独立双链的时候，一些质子被留在了错误的一边，导致出错。