ДНК та світло
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Хоч як це здасться парадоксальним, але все, буквально все навколо випромінює світло. Світиться стіл, кулькова авторучка, папір, інші важливі та неважливі речі з навколишнього «предметного середовища». Інша річ, що світіння це дуже слабке, ми його не побачимо, а чутливі прилади – фотоелектронні помножувачі – фіксують його дуже чітко. Цікаво, звідки воно береться?
Саме явище в науці відоме давно і зветься люмінесценція. Точні фізико-хімічні дослідження показують, що практично кожна молекула може працювати як мікроскопічний генератор світла, переганяючи у фотони будь-яку отриману ззовні надмірну енергію — світлову, теплову, хімічну, електричну, радіоактивну і так далі. Джерела енергії різні, а фотони виходять однакові, однієї частоти і, отже, кольору, що можна побачити з прикладу звичайної фосфорної фарби. Але сам механізм переведення одного виду енергії в інший потребує певного часу. Оскільки йдеться про поодинокі молекули, то його досить часом зовсім небагато — мільйонні частки секунди.
Але яке ж було здивування фізиків, коли вони, експериментуючи з нуклеотидами — мономерами ДНК, виявили, що ті позбавляються надлишків енергії ще в мільйон разів швидше. Точніше кажучи, аденін, гуанін, тимін, урацил і цитозин, тільки поглинувши енергію світла за кімнатної температури, негайно «викидають» її назад. І відбувається це через трильйонну частку секунди, отже зовнішній обурювач не встигає «зіпсувати», щось у структурі самої молекули.
Такі аномалії невідомі для інших речовин та сполук. Як вважають фізики, що проводили експерименти, стійкість до світла нуклеотидів, та й самої ДНК як цілого, могла відіграти в еволюції життя важливу роль, оскільки достаток потоків енергії на первинній Землі не завадив синтезу нуклеїнових кислот та їх концентрації. А далі вони вже могли б захищати інші полімери, наприклад білки.