Российские исследователи разработали модель телепортации в клетке
Ученые из Дальневосточного федерального университета и Объединенного института ядерных исследований смоделировали условия, при которых в живой клетке может происходить мгновенная и безошибочная передача генетической информации по квантовому каналу. Результаты их работы, опубликованные в журнале BioSystems, предполагают, что информация в биологических системах может передаваться с использованием процесса, аналогичного квантовой телепортации. Об этом пишет портал Ferra.
Для синтеза белков в живой клетке создается матричная РНК (мРНК) на основе участка ДНК. Этот процесс, известный как транскрипция, может сопровождаться ошибками, а повреждения ДНК могут вызывать мутации, что приводит к серьезным проблемам со здоровьем. Например, мутация в гене TP53 отключает белок p53, который защищает клетки от злокачественного перерождения, отметил доцент Сергей Ширмовский.
Исследователи изучили транскрипцию на примере гена TP53, который играет ключевую роль в защите клеток. В ходе работы они теоретически предсказали, что при транскрипции может возникать миграция заряда между цепями ДНК и мРНК, что создает канал связи без химических посредников. Это позволяет передавать информацию с минимальным риском ошибок на квантовом уровне.
Если молекула ДНК может осуществлять передачу информации по квантовому каналу, она превращается в квантовое вычислительное устройство, способное обрабатывать информацию о метаболизме и повреждениях, принимая решения о судьбе клетки.
Ширмовский объяснил, что во время работы фермента РНК-полимеразы происходит разрыв двойной спирали ДНК, и на одной из цепей формируется мРНК. В этот момент обе цепи находятся в непосредственном контакте, что создает условия для квантового взаимодействия, потенциально приводящего к квантовому запутыванию.
Такое взаимодействие не имеет аналогов в макромире, но его можно проиллюстрировать мысленным экспериментом с монетами, где при наличии "волшебной связи" между ними исход броска мог бы быть предсказуемым, даже если монеты находятся на большом расстоянии.
Квантовая запутанность — экспериментально подтвержденный эффект, за который в 2022 году была присуждена Нобелевская премия по физике. Исследование квантового запутывания в системах ДНК и мРНК пока остается теоретическим предсказанием, и его экспериментальное подтверждение может изменить понимание работы биологических систем, отметил соавтор исследования Алексей Чижов.
Для проверки этих теоретических предположений необходимы сложные эксперименты высочайшей точности.
