Kvantbiologi är ett framväxande vetenskapsområde, grundades på 1920-talet, som tittar på om kvantmekanikens subatomära värld spelar en roll i levande celler. Kvantmekanik är till sin natur ett tvärvetenskapligt område, sammanföra kärnfysiker, biokemister och molekylärbiologer.

I en forskningsartikel publicerad av tidskriften Fysikalisk kemi Kemisk fysik , ett team från Surreys Leverhulme Quantum Biology Doctoral Training Center använde toppmoderna datorsimuleringar och kvantmekaniska metoder för att bestämma rollen protontunnling, ett rent kvantfenomen, spelar i spontana mutationer inuti DNA.

Protontunnling innebär att en proton spontant försvinner från en plats och att samma proton återuppstår i närheten.

Forskargruppen fann att väteatomer, som är väldigt lätta, tillhandahåller bindningarna som håller ihop de två strängarna i DNA:s dubbelhelix och kan, under vissa förutsättningar, bete sig som utspridda vågor som kan finnas på flera platser samtidigt, tack vare protontunnelering. Detta leder till att dessa atomer ibland hittas på fel DNA-sträng, leder till mutationer.

Även om dessa mutationers livslängd är kort, teamet från Surrey har avslöjat att de fortfarande kan överleva DNA-replikationsmekanismen inuti celler och kan potentiellt få hälsokonsekvenser.

Dr Marco Sacchi, projektledaren och Royal Society University Research Fellow vid University of Surrey, sa:"Många har länge misstänkt att kvantvärlden - vilket är konstigt, kontraintuitivt och underbart – spelar en roll i livet som vi känner det. Även om tanken att något kan vara närvarande på två ställen samtidigt kan vara absurd för många av oss, detta händer hela tiden i kvantvärlden, och vår studie bekräftar att kvanttunnelering också sker i DNA vid rumstemperatur."

Louie Slocombe, en doktorsexamen student vid Leverhulme Quantum Biology Doctoral Training Center och medförfattare till studien, sa:

"Det finns fortfarande en lång och spännande väg framför oss för att förstå hur biologiska processer fungerar på subatomär nivå, men vår studie – och otaliga andra under de senaste åren – har bekräftat att kvantmekaniken spelar in. I framtiden, vi hoppas kunna undersöka hur tautomerer som produceras av kvanttunnel kan föröka sig och generera genetiska mutationer."