Kwantumbiologie is een opkomend wetenschapsgebied, opgericht in de jaren 1920, die bekijkt of de subatomaire wereld van de kwantummechanica een rol speelt in levende cellen. Kwantummechanica is van nature een interdisciplinair vakgebied, kernfysici samenbrengen, biochemici en moleculair biologen.

In een onderzoekspaper gepubliceerd door het tijdschrift Fysische chemie Chemische fysica , een team van Surrey's Leverhulme Quantum Biology Doctoral Training Center gebruikte ultramoderne computersimulaties en kwantummechanische methoden om de rol van protontunneling te bepalen, een puur kwantumfenomeen, speelt in spontane mutaties in het DNA.

Protontunneling omvat het spontaan verdwijnen van een proton van de ene locatie en het opnieuw verschijnen van hetzelfde proton in de buurt.

Het onderzoeksteam ontdekte dat waterstofatomen, die erg licht zijn, zorgen voor de bindingen die de twee strengen van de dubbele helix van het DNA bij elkaar houden en kunnen, onder bepaalde omstandigheden, zich gedragen als uitgespreide golven die op meerdere locaties tegelijk kunnen bestaan, dankzij protontunneling. Dit leidt ertoe dat deze atomen soms op de verkeerde DNA-streng worden gevonden, leiden tot mutaties.

Hoewel de levensduur van deze mutaties kort is, het team uit Surrey heeft onthuld dat ze het DNA-replicatiemechanisme in cellen nog steeds kunnen overleven en mogelijk gevolgen voor de gezondheid kunnen hebben.

Dr. Marco Sacchi, de projectleider en Royal Society University Research Fellow aan de Universiteit van Surrey, zei:"Velen hebben lang vermoed dat de kwantumwereld - wat raar is, contra-intuïtief en wonderbaarlijk - speelt een rol in het leven zoals wij dat kennen. Hoewel het idee dat iets op twee plaatsen tegelijkertijd aanwezig kan zijn voor velen van ons misschien absurd is, dit gebeurt de hele tijd in de kwantumwereld, en onze studie bevestigt dat kwantumtunneling ook plaatsvindt in DNA bij kamertemperatuur."

Louie Slocombe, een doctoraat student aan het Leverhulme Quantum Biology Doctoral Training Centre en co-auteur van de studie, zei:

"Er is nog een lange en opwindende weg voor ons om te begrijpen hoe biologische processen werken op subatomair niveau, maar onze studie - en talloze andere in de afgelopen jaren - hebben bevestigd dat de kwantummechanica een rol speelt. In de toekomst, we hopen te onderzoeken hoe tautomeren geproduceerd door kwantumtunneling zich kunnen voortplanten en genetische mutaties kunnen genereren."