Учёные НГУ: тёмная материя может влиять на возникновение раковых заболеваний

Доцент физфака НГУ Зураб Силагадзе и выпускница Ольга Чащина исследовали способность гипотетических крупинок тёмной материи вызывать мутации ДНК.

Статья Ольги Чащиной и Зураба Силагадзе "Dark matter as a cancer hazard", опубликованная в июльском номере Physics Letters B, является ответом на вышедшую в 2012 году работу профессора Центра теоретической физики университета Мичигана Кэтрин Фриз и постдока Стокгольмского университета Кристофера Саваджа "Dark matter collisions with the human body".

В своем исследовании Кэтрин Фриз и Кристофер Савадж в качестве «частицы-кандидата» тёмной материи рассматривают вимп (гипотетически существующую массивную частицу, подверженную слабым взаимодействиям) и его столкновения с ядрами атомов в теле человека. В работе подчеркивается, что такое взаимодействие в целом безопасно для человека.

Учёные из Новосибирского государственного университета и École Polytechnique решили посмотреть на вопрос вероятности и последствий столкновения частиц тёмной материи с организмом с другой стороны и исследовали весьма экзотический случай — взаимодействие зеркальных микрометеоритов с ДНК (зеркальные метеориты — скопления зеркальных частиц).

Теория существования зеркальной материи появилась в середине 20-го века. Физики Цзундао Ли и Чженьнин Янг выяснили, что при слабых взаимодействиях между частицами нарушается пространственная четность. Согласно гипотезе, выдвинутой физиками, если бы для каждой элементарной частицы, существующей в «нашем» мире, существовала своя зеркальная частица, это объясняло бы нарушение «симметрии между правым и левым». За исследование нарушения P-четности Ли и Янг получили Нобелевскую премию в 1957 году. Советские физики Игорь Кобзарев, Лев Окунь и Исаак Померанчук, развивая идеи Ландау, вернулись к гипотезе Ли и Янга о зеркальных частицах и усовершенствовали ее. Термины «зеркальные частицы» и «зеркальное вещество» впервые были введены именно в их работе.

— Количество вещества во Вселенной больше, чем мы наблюдаем. В существовании тёмной материи уже, наверное, никто не сомневается, другое дело, что кандидаты на место частиц темной материи пока не зарегистрированы, — объясняет доцент физического факультета НГУ Зураб Силагадзе.

По сути, зеркальная материя является одной из возможных форм тёмной материи. Теория предполагает, что зеркальные частицы взаимодействуют с материей путем гравитации, а также смешивания фотонов. Правда, вероятность смешивания «наших фотонов», переносчиков электромагнитного взаимодействия, и зеркальных фотонов очень невелика. Согласно оценкам, через атмосферу проходит не более 300 кг зеркальных микрометеоритов в год.

ДНК человека содержит порядка 1011 ядер. Физики из НГУ рассчитали, что даже при низкой вероятности смешивания один зеркальный микрометеорит при «встрече» с ДНК способен при потере своей энергии привести в возбужденное состояние порядка 100 нуклеотидов — этого достаточно, чтобы связи в цепочке ДНК разорвались и возникли множественные мутации. В статье отмечается, что есть доказательства того, что злокачественные клетки в опухолях содержат тысячи случайных мутаций, и объяснить это можно тем, что механизмы восстановления участков ДНК также были повреждены.

Для вытеснения атомов органических молекул микрометеоритами в связях ДНК достаточно очень малого количества энергии — всего в 0,1–10 эВ. Возможно, зеркальные микрометеориты — гораздо более опасные канцерогены, чем другие природные источники излучения.

Однако отмечает Зураб Силагадзе, людям не стоит опасаться бомбардировок зеркальными микрометеоритами — похоже, организм оказывается сильнее этого:

— Результаты проведенных нами расчетов необязательно означают, что столкновение микрометеоритов с человеком приводит к раку. Мутации происходят непрерывно, и у организмов есть защита, распознающая поврежденные клетки и восстанавливающая их. Если жизнь на Земле существует уже миллиарды лет, значит, эта защита работает.

Пресс-служба НГУ