光子产生量子随机结果（量子过程导致DNA结构中出现突变）

科学家们已经证明，量子过程在 DNA 复制过程中自发突变的出现中发挥了作用。质子沿着连接 DNA 链的氢键隧道，当它们分开时，它可能会在错误的一侧结束。反过来，这有可能导致突变。

复制是在细胞分裂过程中将遗传信息传递所必需的 DNA 分子加倍的过程。它以惊人的准确性运行，但仍然会发生错误，有时会导致突变。来自英国萨里大学的科学家使用计算机模拟表明，由于量子过程，可能会发生复制错误。他们的研究结果发表在《通信物理学》杂志上。

DNA由四种含氮碱基组成：腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶。DNA螺旋的两条链的碱基通过氢原子通过氢键相互连接。在这种情况下，腺嘌呤总是通过两个键与胸腺嘧啶相连，胞嘧啶和鸟嘌呤通过三个键相连。在碱基修饰过程中发生的这些键的变化会导致含氮碱基与不同的碱基对结合，从而导致突变。

尽管 DNA 发现者詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克预测了这一事件，但直到现在计算机模拟才有助于量化这一过程的可能性。

事实证明，DNA 链之间键的修饰比以前想象的要普遍得多。氢原子的原子核由一个质子组成，它可以很容易地从氢键的一侧越过能垒到另一侧。这是由于经过充分研究的量子过程 - 隧穿，其中粒子（在本例中为质子）克服了势垒，但其总能量小于势垒高度。这种现象让人想起物体通过墙壁的隐形传态，具有纯粹的量子性质，在经典力学中是不可能的。

然而，局部细胞环境成为质子量子行为的原因。它们被热激活并克服能量屏障。所以在 DNA 中，质子不断地沿着链之间的氢键来回穿梭。在复制过程中分离链以进行复制时，一些质子可能不在它们的一侧，这将导致错误和新对中的碱基不匹配。

此前，生物学家认为，这样的量子过程无法在温暖而复杂的活细胞中发生，隧道效应只能在相对简单的系统中的低温下进行。DNA中的量子效应几乎没有被考虑过，但现在科学家们已经证明它们对生物过程做出了巨大贡献。