La fisica quantistica può mutare il DNA umano, dicono gli scienziati

La concettualizzazione delle particelle subatomiche e il loro «comportamento quantistico» è una materia difficile: i fenomeni quantistici sono piccoli, fugaci e controintuitivi.

Una nuova ricerca contrasta questa idea, suggerendo che un insolito fenomeno quantistico potrebbe avere un grave impatto sulle strutture biologiche, causando anche mutazioni puntiformi nelle molecole di DNA.

I legami di idrogeno che collegano insieme due filamenti a spirale di DNA sono innescati in un insolito processo quantistico chiamato tunneling protonico

Il risultato è che i legami di idrogeno che collegano insieme due filamenti a spirale di DNA sono innescati in un insolito processo quantistico chiamato tunneling protonico, secondo una ricerca pubblicata dagli scienziati dell’Università del Surrey il mese scorso sulla rivista Physical Chemistry Chemical Physics .

Il tunneling protonico si verifica quando un protone apparentemente svanisce e riappare altrove dall’altra parte di una barriera fisica o energetica.

I protoni sono massicci rispetto ad altre particelle subatomiche che esistono su scala quantistica, quindi non è così comune vedere un tunnel protonico come lo è vedere qualcosa come un tunnel elettronico. Ma è possibile, e quando accade all’interno di una molecola di DNA, può essenzialmente spostare gli atomi nel posto sbagliato, portando a una mutazione nel codice genetico.

Il tunneling protonico si verifica quando un protone apparentemente svanisce e riappare altrove dall’altra parte di una barriera fisica o energetica.

«Molti sospettano da tempo che il mondo quantistico –  che è strano, controintuitivo e meraviglioso – abbia un ruolo nella vita così come la conosciamo», ha detto in un comunicato stampa l’ autore principale, il chimico Marco Sacchi .

«Anche se l’idea che qualcosa possa essere presente in due posti contemporaneamente potrebbe essere assurda per molti di noi, questo accade sempre nel mondo quantistico e il nostro studio conferma che il tunneling quantistico avviene anche nel DNA a temperatura ambiente».

Le probabilità che una di queste mutazioni quantistiche porti a problemi medici su tutta la linea sono rare: il documento osserva che le molecole di DNA sono in grado di raddrizzarsi in un ordine di tempo abbastanza breve. Ma proprio come con qualsiasi altra mutazione, è possibile che queste mutazioni prendano piede e si propaghino attraverso il processo di replicazione del DNA, causando potenzialmente problemi o addirittura aumentando il rischio di cancro.

Quando accade all’interno di una molecola di DNA, può essenzialmente spostare gli atomi nel posto sbagliato, portando a una mutazione nel codice genetico

«C’è ancora una strada lunga ed entusiasmante davanti a noi per capire come funzionano i processi biologici a livello subatomico», ha detto il coautore dello studio e biologo quantistico Louie Slocombe nel comunicato, «ma il nostro studio – e innumerevoli altri negli ultimi anni – ha confermato che la meccanica quantistica confermata è in gioco».