错误会发生。 尤其是当涉及到细胞内大量 DNA 序列的复制时。 这也是一件好事。 如果没有我们基因中的错误（我们称之为突变），自然选择将是不可能的，生命将死在水中。
尽管突变对从疾病到生物多样性的一切事物都至关重要，但我们对这一过程的物理原理却知之甚少。
英国萨里大学的研究结果重新引发了人们的猜测，即自发地将一种编码碱基交换为另一种编码碱基的化学伎俩背后的主要触发因素本质上是量子。
具体来说，突变过程的一个重要部分是单个氢的置换，该氢将遗传碱基粘合在一起，形成 DNA 扭曲梯结构的“梯级”。 这是通过隧道效应发生的，鸟嘌呤和胞嘧啶的遗传碱基之间的键随着时间尺度的断裂而发生永久性的变化。
量子隧道效应是有限条件下粒子特性的不确定性的自然结果。
放大亚原子物体（例如质子），它的位置变得越来越模糊。
从理论上讲，这种规模的物体可以存在于限制屏障的范围之外，似乎可以像鬼魂穿过鬼屋一样轻松地穿过墙壁“隧道”。
尽管这是量子层面上现实的基本特征，但粒子的特征如何与在温暖、嘈杂的环境中相互碰撞的其他粒子纠缠在一起，确保了它不会轻易扩展到宏观宇宙。
或者说我们长期以来一直这么假设。
“生物学家通常认为隧道效应仅在低温和相对简单的系统中发挥重要作用，”说化学家马可·萨基。
“因此，他们倾向于低估 DNA 中的量子效应。通过我们的研究，我们相信我们已经证明这些假设并不成立。”
该团队对鸟嘌呤和胞嘧啶碱基之间键变化的理论模型挑战了围绕这种常见突变形式背后的化学的几个假设。
自从研究 DNA 结构和化学的早期以来，科学家们就认为突变的主要原因是与相反 DNA 链上的碱基键合的氢的易位。
这个动作可以把底座变成一个互变异构体？ 一种新分子，其形状与以前相同，但元素配置略有不同。
人们认为，氢通过一种称为双质子转移的过程跨越链之间的边界，这种行为看起来令人惊讶地像量子隧道事件。
然而，除了生物系统太热太忙而无法发生这种量子事件的假设之外，通过这种方式发生的任何双质子转移都应该被细胞的编辑酶消除。
更仔细地观察这一过程背后的物理原理，研究人员证明，在典型细胞的温度条件下，量子效应应该会导致质子高速来回嗡嗡作响，导致碱基模糊成互变异构体。
由于互变异构体的时间转瞬即逝，复制 DNA 链的复制机器几乎无法识别它的存在。
然而，如果这个过程导致碱基之间出现某种不平衡，以某种方式改变碱基及其互变异构体的比例，那么这种转变很可能会作为突变被锁定。
更重要的是，从数学上来说，每个碱基的这些幽灵般的互变异构体版本的存在足以使这种特定类别的突变比我们意识到的要普遍得多。
需要未来的实验来证实该研究中的预测，特别是在不同温度下的质子跳跃率等方面。
量子效应是否在碱基对的其他变化甚至其他类型的突变中发挥作用还有待证明。
不过，生物学家正在慢慢意识到量子不确定性在一系列生化过程中所扮演的角色。
越来越明显的是，量子宇宙的边界并不像我们想象的那么坚固。
这项研究发表于自然通讯。
