量子生物學(xué)邁入人工設(shè)計實(shí)用化新階段。據(jù)發(fā)表于最新一期《自然》雜志的研究，英國牛津大學(xué)團(tuán)隊(duì)成功制備出一類由量子驅(qū)動的蛋白質(zhì)。這是一種生物分子磁敏感熒光蛋白（MFP），能與磁場和無線電波相互作用，其特性正源于蛋白質(zhì)內(nèi)部的量子力學(xué)效應(yīng)。

以往研究曾揭示，量子效應(yīng)在某些生物過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，例如鳥類的磁感應(yīng)導(dǎo)航。而這是首次通過人工設(shè)計，將其轉(zhuǎn)化為一系列具有實(shí)用價值的新型技術(shù)。這意味著人類從單純觀察自然界的量子現(xiàn)象，邁向了主動利用并改造這些現(xiàn)象以服務(wù)于實(shí)際應(yīng)用的階段。

研究團(tuán)隊(duì)首先開發(fā)出一種原型成像儀器，能夠利用類似磁共振成像（MRI）的原理，對經(jīng)過人工改造的蛋白質(zhì)進(jìn)行體內(nèi)定位。與常規(guī)MRI不同，該系統(tǒng)可以追蹤生物體內(nèi)具體分子或基因表達(dá)的變化。這項(xiàng)能力對靶向藥物遞送、跟蹤腫瘤內(nèi)部遺傳變化等醫(yī)學(xué)難題具有重要意義。

接著，為制備這類蛋白質(zhì)，團(tuán)隊(duì)采用了一種稱為“定向進(jìn)化”的生物工程方法：首先向編碼該蛋白的DNA序列中引入隨機(jī)突變，產(chǎn)生成千上萬個性質(zhì)各異的變體，從中篩選出性能較好的突變體，并多次重復(fù)這一過程。最終，經(jīng)過多輪篩選與進(jìn)化，所得蛋白質(zhì)對磁場的敏感度顯著提高。

這項(xiàng)突破依賴于工程生物學(xué)、量子物理與人工智能等多學(xué)科的深度融合。論文第一作者、工程科學(xué)系博士生加布里埃爾·亞伯拉罕斯表示：“這是一項(xiàng)令人興奮的發(fā)現(xiàn)。人類尚無法從零開始設(shè)計出高性能的生物量子傳感器，但通過細(xì)致引導(dǎo)細(xì)菌的進(jìn)化過程，大自然為我們指明了一條可行的道路。”

這項(xiàng)研究也體現(xiàn)出從科學(xué)發(fā)現(xiàn)到技術(shù)突破的路徑往往難以預(yù)測。研究團(tuán)隊(duì)對磁敏感熒光蛋白內(nèi)部量子過程的理解，離不開多年來對鳥類地磁導(dǎo)航機(jī)理的研究積累。同時，研究實(shí)現(xiàn)了跨學(xué)科協(xié)作的愿景，使多項(xiàng)技術(shù)得以在同一實(shí)驗(yàn)室中同步推進(jìn)。

【總編輯圈點(diǎn)】

這就像是給生物學(xué)研究裝上了“量子雷達(dá)”——科學(xué)家不再只是旁觀自然界的神奇戲法，而是親手導(dǎo)演了一場變革。他們借細(xì)菌之手，“馴化”出了能感應(yīng)磁場的熒光蛋白，讓我們第一次擁有了能在活體內(nèi)追蹤單個分子的“量子顯微鏡”。這也意味著，未來醫(yī)生或許能像看天氣預(yù)報圖一樣，實(shí)時看清腫瘤內(nèi)部的基因變化，讓靶向藥物精準(zhǔn)鎖定目標(biāo)。更令人振奮的是，這條路子打破了學(xué)科壁壘：從鳥類導(dǎo)航的奧秘到燕麥蛋白的改造，從量子物理到AI篩選，原來前沿突破，往往藏在跨界合作的縫隙里閃光。