Uit de studie, gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications, bleek dat enzymen kwantumfluctuaties in het DNA kunnen veroorzaken die tot mutaties kunnen leiden. Deze bevinding zou kunnen helpen verklaren hoe kanker en andere genetische ziekten zich ontwikkelen.

DNA is het molecuul dat genetische informatie in cellen opslaat. Het bestaat uit een dubbele helix van nucleotiden, de bouwstenen van DNA. Elk nucleotide bevat een stikstofbase, een suikermolecuul en een fosfaatmolecuul.

Wanneer DNA wordt gerepliceerd, scheiden de twee strengen van de helix zich en dient elke streng als sjabloon voor de synthese van een nieuwe streng. Dit proces wordt uitgevoerd door enzymen die DNA-polymerasen worden genoemd.

DNA-polymerasen zijn ongelooflijk nauwkeurig, maar kunnen af ​​en toe fouten maken. Deze fouten kunnen leiden tot mutaties, dit zijn veranderingen in de DNA-sequentie. Mutaties kunnen allerlei gevolgen hebben, van het veroorzaken van genetische ziekten tot het leveren van de grondstof voor de evolutie.

Uit de nieuwe studie bleek dat DNA-polymerasen kwantumfluctuaties in het DNA kunnen veroorzaken die tot mutaties kunnen leiden. Kwantumfluctuaties zijn kleine fluctuaties in de energie van een systeem. Ze worden veroorzaakt door het onzekerheidsprincipe, dat stelt dat het onmogelijk is om tegelijkertijd de positie en het momentum van een deeltje te kennen.

In het geval van DNA kunnen kwantumfluctuaties ervoor zorgen dat de stikstofbasen in een nucleotide van de ene positie naar de andere gaan. Dit kan de betekenis van de DNA-sequentie veranderen en tot een mutatie leiden.

De onderzoekers ontdekten dat de snelheid van kwantumfluctuaties in DNA wordt beïnvloed door de temperatuur en de aanwezigheid van enzymen. Enzymen kunnen de snelheid van kwantumfluctuaties verhogen door een omgeving te creëren die bevorderlijk is voor de vorming van kwantumtoestanden.

Deze bevinding zou kunnen helpen verklaren hoe kanker en andere genetische ziekten zich ontwikkelen. Kankercellen hebben vaak mutaties in genen die de celgroei en -deling controleren. Deze mutaties kunnen worden veroorzaakt door kwantumfluctuaties in het DNA die worden vergemakkelijkt door enzymen.

De nieuwe studie biedt een nieuwe manier om te begrijpen hoe DNA muteert. Dit zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van nieuwe medicijnen en behandelingen voor genetische ziekten.