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Más Evidencias del Comportamiento Cuántico a Escala Biológica: Túnel de Protones en el ADN

Por Dr. Inés Urdaneta / Fisíco de Resonance Science Foundation

En artículos anteriores de RSF hemos abordado los efectos cuánticos que se han observado en la biología, más concretamente, en los microtúbulos, dando un apoyo plausible al hecho de que la biología, al igual que la consciencia, podría tener un origen cuántico.  

Ahora, un artículo publicado en la revista Communications Physics, titulado An open quantum systems approach to proton tunnelling in DNA (Un enfoque de sistemas cuánticos abiertos para el tunelado de protones en el ADN), arroja luz sobre los mecanismos físicos que podrían provocar el salto de los protones entre las hebras de ADN, y que al parecer son de origen cuántico.

Las hebras de ADN, que suelen representarse como dos hélices  (una doble hélice), están compuestas por moléculas denominadas nucleótidos, que se organizan en dos hebras para formar cada una de las hélices, como se representa a continuación: 

 

Figura 1: Hebras de ADN compuestas por nucleótidos o moléculas Timina (T), Adenina (A), Guanina (G) y Citosina (C), que se organizan creando una doble hélice. Fuente de la imagen: SeekPNG.com 

Para estudiar dicha transferencia de protones, los autores analizaron teóricamente, mediante cálculos de química cuántica, el proceso de transferencia de protones entre el par base Guanina-Citosina que compone el ADN, representado en la siguiente figura que representa la reacción de transferencia de protones:

 

Figura 2: Representación de la ruta de reacción de Slocombe et al. Los átomos de hidrógeno se muestran en blanco, los de nitrógeno en azul, los de carbono en gris y los de oxígeno en rojo. 

Los autores de este estudio teórico de química cuántica de la Universidad de Surrey, han descubierto que el entorno local de las células hace que los protones se activen térmicamente y se "animen" a pasar por un mecanismo conocido en física cuántica como "tunneling". 

El tunneling (tunelaje) cuántico se refiere a la capacidad que tienen las partículas cuánticas de atravesar obstáculos o barreras; regiones del espacio que exigirían tener una energía que en principio no tienen. Un análogo clásico sería el siguiente: un corredor se encuentra con un muro, y necesita tener la energía suficiente para saltarlo y poder continuar su trayecto, pero en cambio, es como si la pared se volviera transparente para él, y es capaz de atravesarla con alguna probabilidad, y con una pérdida de energía extremadamente baja. Como si el corredor se hubiera convertido en un fantasma, o hubiera adquirido de repente una condición en la que fuera "absorbido de un lado de la pared y reemitido al otro lado de la pared". 

Fuente de la imagen: SuhhterStock/VectorMine

La mecánica cuántica predice que este efecto túnel se produce para partículas cuánticas en rangos muy cortos de tiempo y distancia, y a temperaturas muy bajas. Como cualquier comportamiento cuántico, se espera que sea extremadamente frágil a las condiciones ambientales, cuyo ruido térmico destruiría la coherencia la cuántica. Por lo tanto, en condiciones ambientales, se espera que cualquier comportamiento cuántico esté completamente ausente, por lo que en principio se suponía que la biología pertenecía principalmente al régimen clásico. El campo de estudio emergente llamado Biología Cuántica, se estableció formalmente en 2018, porque se confirmaron los efectos cuánticos que se presumían imposibles de que ocurrieran en tales condiciones.   

Este estudio es otra fuerte confirmación, ya que se ha encontrado que gracias a la tunelización cuántica, los protones logran atravesar, ¡en condiciones ambientales! Se ha descubierto que los protones atraviesan de forma continua y muy rápida las dos hebras, lo que también explicaría el origen de las mutaciones en el ADN.

Como dice un extracto del resumen del trabajo publicado:

Presentamos un análisis teórico de los enlaces de hidrógeno entre el nucleótido Guanina-Citosina (G-C), que incluye un modelo preciso de la estructura de los pares de bases, la dinámica cuántica del protón del enlace de hidrógeno y la influencia del entorno celular decoherente y disipativo. Determinamos que la contribución del túnel cuántico a la tasa de transferencia de protones es varios órdenes de magnitud mayor que el salto clásico sobre la barrera. 

 

RSF en perspectiva:

En el artículo Unified Physcis and the Nexus of awareness, su autor, William Brown, describió los cambios tautoméricos por tunelización de protones como un mecanismo de transferencia de información entre la red de memoria espacial, el entorno y el organismo para la evolución dirigida. El presente estudio proporciona una confirmación preliminar de dicho mecanismo.

Es importante señalar que la tunelización, al igual que el entrelazamiento, es un fenómeno muy poco comprendido en la física moderna porque no se han incluido las fluctuaciones del vacío. Desde la perspectiva de la teoría del campo unificado derivada por Nassim Haramein, queda claro que el tunelamiento y el entrelazamiento son procesos asistidos por el vacío cuántico, que es la fuente del espín y el momento angular de los sistemas (como la materia) que surgen de su dinámica. 

Aunque cada vez está más claro el mecanismo que explica la transferencia de protones, aún no está clara la razón que permite que el tunelaje aumente su capacidad en condiciones que se supone que lo apagan. El mecanismo físico que lo explica se debe al espín, que es otra característica física poco entendida de la física moderna, y a la que la teoría holográfica generalizada de Haramein proporciona una explicación directa en términos de los cuantos de acción o de momento angular, conocidos en su modelo como unidades esféricas de Planck -PSU-.  

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