来源: 中国科技信息网
俄亥俄州立大学（Ohio State University）的化学家仔细研究了单个核苷酸（DNA和RNA的组成单元）吸收紫外光之后呈现的一种新的能量状态。此项研究表明DNA在接受紫外光辐射时，可以通过多种途径释放能量。研究者将相关的实验结果发表在《Proceedings of the National Academy of Sciences》杂志上。
这是科学家们首次识别出这种“暗”能量状态。之所以将它称为“暗”能量状态，是因为我们不能用荧光技术检测它的存在，尽管我们经常使用荧光技术去检测紫外光在DNA中制造的其他高能量状态。
科学家们知道紫外光可以让DNA发生遗传变异，从而在复制阶段DNA发生错误。这种突变可以引发非常严重的后果，癌症就是其中一例。由此看来，一个DNA分子越是能快速释放紫外光能量，它就越不容易遭受破坏，这与传统的科学思想相吻合。但与此相反的是，这种由紫外光制造的暗能量状态持续时间更为长久，所以它们很可能会引起DNA损伤。
其实在此之前早有研究预测出暗能量状态的存在，也有一些实验暗示着它的存在，但此项研究第一次明确表明了它存在于三种遗传密码碱基中：胞嘧啶、胸腺嘧啶和尿嘧啶。溶液中单碱基暗能量状态的存在，暗示着DNA双螺旋中也可能存在这种状态，Bern Kohler说道。
研究者发现在紫外光激活后，这三种碱基大约用10-50％的时间通过暗能量状态散发能量；其余时间里，碱基通过可发荧光的能量状态释放能量。这些“亮”能量状态释放能量的速度更快，往往发生在一皮秒内。一皮秒是1012秒，一个非常短的时间片断。光在一秒钟内可“行走”30万千米，但在30皮秒内它连1厘米都没走到。不仅如此，活细胞中还存在着一些比皮秒数量级还小的化学反应。在检测单个DNA碱基的时候，暗能量状态持续的时间为10-150皮秒，比亮能量状态长很多。
“我们希望知道究竟是什么让DNA抵御住了紫外光的损害？” Kohler说，“在2000年，我们发现单个碱基可以在少于一皮秒的时间内将紫外光能量释放。我们现在知道有其他寿命相对更长的能量状态存在。由此我们可以看出DNA在释放能量的过程中有一家族的能量状态在起作用，这使得我们必须重新审视DNA的光稳定性。”
粗略看来，DNA的暗能量状态与宇宙中的暗物质（一种我们无法直接检测其存在的物质）有一些相像之处。俄亥俄州立大学的研究者通过瞬态吸收技术研究了一些发生在一皮秒内的事件。他们发现DNA在10-50％的时间里通过暗能量状态释放紫外光能量，时间长短依赖于DNA中被激活碱基的类型，以及碱基上是否有糖分子结合。
随后，Kohler的实验室研究了暗能量状态是否与DNA损伤相关联。“寿命长一些的能量状态会有什么样的光化学影响？这种能量状态是否是一些损伤的光化产物的前体？在这个领域内它就像是圣杯，将我们对DNA电子态的不断认识与DNA光损伤产物连结起来。”他说道。
责编：尹强
