دراسة جديدة: فيزياء الكم هي سبب حدوث الطفرات الجينية!

من غير المعتاد أن يجتمع علم فيزياء الكم مع علم الأحياء، فعلم الأحياء يهتم بالخلايا الحية ذات الطبيعة الرطبة المعقدة والتي لن يكون لعالم الكم الغريب دور كبير فيها، فهو يهتم بدراسة سلوك المادة على مستوى دقيق جدًا من حيث ذرات المادة ومكوناتها من بروتونات وإلكترونات ونيوترونات، لكن جاء هذا البحث الجديد ليغير ذلك المفهوم إلى حد ما.

نشر فريق بحثي من جامعة سوري (University of Surrey) في بريطانيا دراسة جديدة تُرجح أن حدوث بعض الطفرات في جزيئات ال DNA هو بسبب طبيعة الذرات الغريبة في عالم الكم، ولنفهم ذلك جيدًا دعنا نتحدث أولًا عن كيفية حدوث الطفرات الجينية.

جزيء الـ DNA هو عبارة عن شريط مزدوج يتكون من قواعد نيتروجينية (A-G-C-T) مرتبطة ببعضها البعض عن طريق روابط هيدروجينية، وإذا تعمقنا أكثر سنرى أنها ترتبط ببعض عن طريق بروتونات الهيدروجين تحديدًا وبالتالي فتلك الروابط الهيدروجينية تمثل هنا درجات السلم لشريط ال DNA المزدوج.

لا ترتبط تلك القواعد مع بعضها بطريقة عشوائية بل تخضع لقواعد محددة فلا ترتبط قاعدة A إلا بقاعدة G، وكذلك ترتبط قاعدة G بقاعدة C وأي اختلاف يحدث هنا هو ما يؤدي لحدوث الطفرات فيما بعد، كأن يحدث مثلًا تغيير في إحدى الروابط الهيدروجينية قبل انقسام تضاعف جزيء ال DNA -وهي عملية أساسية تحدث مع انقسام الخلايا الحية لكي تنمو وتتطور- مما قد يؤدي لارتباط القواعد الخاطئة مع بعضها فيتضاعف ال DNA بصورته الجديدة التي بها خلل وينتج عنه تغير في الصفات الجينية.

هنا يأتي دور فريق علماء جامعة سوري حيث وجدوا أن التغيير الذي قد يحدث في الروابط الهيدروجينية هو بسبب قفزات بروتونات الهيدروجين بين أحد الشريطين حيث يقع مكانه الأساسي إلى الآخر وفسروا حدوث ذلك بسبب ظاهرة معروفة في عالم ميكانيكا الكم باسم "النفق الكمي" وهي التي تحدث عندما يحاول جسيم مشحون العبور خلال حاجز ما والانتقال للجانب الآخر.

يوضح العلماء المشاركين في الدراسة أن البيئة الخلوية المحيطة بتلك البروتونات تجعلها نشطة حراريًا مما يسبب في إعطائها الطاقة اللازمة لعبور الحاجز الذي سبق ذكره وبالتالي تصبح سريعة الحركة بين الشريطين ذهابًا وإيابًا، وعندما ينفصل الشريطين إذا كانت بعض البروتونات في المواقع الخاطئة فهنا يحدث الخلل.

يقول دكتور ماركو ساكي أحد المشرفين على الدراسة " علماء الأحياء يتوقعون عادةً أن النفق الكمي يمكنه أن يلعب دورًا هامًا فقط عند درجات الحرارة المنخفضة وفي الأنظمة البسيطة نسبيًا. وبالتالي فهم يتجاهلون تأثيرات الكم على ال DNA. بواسطة بحثنا هذا نحن نعتقد أننا أثبتنا أن هذه الافتراضات ليست في محلها"

المصدر: 1