Когда оригинал чувствует копию
Процесс транскрипции – считывания информации с ДНК для создания мРНК – всегда рассматривался исключительно через призму биохимии. РНК-полимераза расплетает двойную спираль, и по одной из цепей выстраивается новая молекула. В этот короткий промежуток ДНК и ее свежесозданная копия находятся в экстремальной близости.
Именно этот миг заинтересовал физиков. Они предположили, что между двумя молекулами, подобно двум фотонам, может возникнуть квантовая связь.
«Между ними, согласно нашей модели, при определенных физических условиях может возникнуть квантовая запутанность. Это означает, что две молекулы на короткое время могут образовать связанную квантовую систему», – пояснил доцент Департамента общей и экспериментальной физики ИНТиПМ ДВФУ Сергей Ширмовский.
Дырка как мост
Ключом к возникновению этой гипотетической связи стала миграция заряда внутри молекулярной системы. В физике для описания отсутствия электрона используется понятие «дырки». Расчеты показали, что движение этого положительного заряда может стать катализатором для квантового взаимодействия.
Условно это можно представить как появление невидимой «пуповины» или дополнительной связи между оригиналом и копией. Это не физическая телепортация материи, а передача квантового состояния.
«Речь не идет о физической телепортации молекул или о перемещении ДНК из одного места в другое. Мы рассматриваем возможность передачи квантового состояния между двумя связанными системами. Именно поэтому этот процесс можно сравнить с принципами квантовой телепортации, известными в физике», – уточнил Сергей Ширмовский.
Триллионные доли секунды
Существование такого связанного состояния, по данным моделирования, невероятно мимолетно – оно длится порядка триллионных долей секунды. Исследователи рассмотрели несколько сценариев, при которых эта связь могла бы не только возникать, но и сохраняться чуть дольше в системе ДНК–мРНК.
Для чистоты эксперимента в качестве модели был взят участок гена TP53. Он кодирует белок p53 – главного «стража генома», который предотвращает размножение клеток с поврежденной ДНК.
От теории к пробирке
Важно понимать: это пока лишь изящная математическая модель.
«Полученные результаты показывают, что квантовая запутанность в системе ДНК–мРНК теоретически возможна. Однако это пока именно теоретическое предсказание. Мы не утверждаем, что такой механизм уже экспериментально обнаружен в живой клетке. Следующий важный этап – разработка экспериментов, которые позволят проверить полученные результаты», – отметил ведущий научный сотрудник Лаборатории радиационной биологии ОИЯИ Алексей Чижов.
Работа опубликована в журнале BioSystems и открывает новую страницу в квантовой биологии. Если гипотеза подтвердится, нам придется пересмотреть фундаментальные представления о том, как клетка обрабатывает информацию. Возможно, жизнь использует не только химический алфавит, но и тонкие законы квантового мира.
