Una peculiaridad de la física cuántica explica la formación de mutaciones en el ADN
Un equipo multidisciplinario conformado por químicos y físicos de la Universidad de Surrey han determinado mediante hallazgos asombrosos cómo la física cuántica puede interaccionar en el ADN de nuestras células y explicar ciertos tipos de mutación espontánea en esta biomolécula.
A pesar de que se creía con anterioridad que estos fenómenos cuánticos no podrían observarse en las células vivas debido a su complejidad, a la temperatura del ambiente celular y a la creencia de que efectos de este tipo no podrían sobrevivir a los procesos biológicos en una escala de tiempo adecuada para que explicasen las mutaciones, los modelos informáticos descritos en Communications Physics han sugerido de manera contundente la forma en la cual el fenómeno cuántico denominado efecto túnel puede aplicarse e influir en el ADN para explicar ciertos cambios a nivel molecular.
Describe Marco Sacchi, uno de los autores del estudio que: “Los biólogos normalmente esperarían que los túneles desempeñen un papel importante solo a bajas temperaturas y en sistemas relativamente simples. Por lo tanto, tendieron a descartar los efectos cuánticos en el ADN. Con nuestro estudio, creemos que hemos probado que estas suposiciones no se cumplen”.
Las moléculas de ADN tienen como peldaño para su conformación a las denominadas bases nitrogenadas Adenina (A), Timina (T), Citosina (C) y Guanina (G). La estructura química de cada una de ellas las dota de una característica de unión altamente específica dentro del ADN en el cual la Adenina se une siempre con la Timina y la Citosina siempre con la Guanina; las uniones se dan por puentes de hidrógeno entre las dos hebras de ADN que forman la conocida doble hélice.
Cuando por algún motivo la estructura química de alguna base nitrogenada se modifica, esto podría implicar que la unión específica se altere y, por ejemplo, se propicie la unión errónea entre C y T. Si esto se mantiene y pasa los puntos de control dentro de las células durante la replicación del ADN, se puede generar una mutación que podría alterar de manera importante alguna función celular.
En este sentido, se ha especulado que en el ADN se generan de forma espontánea cambios en la estructura de las bases nitrogenadas, específicamente en los hidrógenos o protones que cambian de posición entre las bases nitrogenadas de las dos hebras del ADN propiciando la conformación de formas tautoméricas que pueden estar implicadas en la generación de mutaciones dentro de las células.
En el estudio aquí descrito se ha determinado que estas formas tautoméricas pueden explicarse por el denominado efecto túnel en el cual los protones de las bases nitrogenadas pueden rebasar las barreras energéticas para acceder a una posición “inadecuada” dentro de las moléculas que conforman. De esta manera, los protones no se limitarían a su posición inicial y, explicado mediante la física cuántica, podría “saltar” a otras posiciones moleculares.
Asimismo, indica el estudio que esto implicaría un constante cambio entre las estructuras de las bases nitrogenadas normales y sus formas tautoméricas en el cual los protones se mantienen “saltando” entre posiciones. Así, cuando se da paso a la replicación celular, debido al efecto túnel, ciertas bases podrían encontrarse en su forma tautomérica, rebasar los puntos de control celular y generar mutaciones.
Esta explicación de cómo el universo cuántico interacciona con la bioquímica del organismo podría resolver algunas incógnitas aún planteadas dentro de la biología y contribuir de manera muy importante al entendimiento de la naturaleza de las mutaciones espontáneas esperando que tenga un alcance importante en el futuro al realizar un mayor número de estudios en esta interesante línea de investigación.
El reporte completo lo puedes consultar en: Communications Physics