量子驅動的蛋白質成功制備

　　量子生物學邁入人工設計實用化新階段。據發表于最新一期《自然》雜志的研究，英國牛津大學團隊成功制備出一類由量子驅動的蛋白質。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內部的量子力學效應。

　　磁敏感熒光蛋白可在藍光LED激發下被激活，并發出不同顏色（綠色）的熒光。圖片來源：英國牛津大學

　　以往研究曾揭示，量子效應在某些生物過程中發揮關鍵作用，例如鳥類的磁感應導航。而這是首次通過人工設計，將其轉化為一系列具有實用價值的新型技術。這意味著人類從單純觀察自然界的量子現象，邁向了主動利用并改造這些現象以服務于實際應用的階段。

　　研究團隊首先開發出一種原型成像儀器，能夠利用類似磁共振成像（MRI）的原理，對經過人工改造的蛋白質進行體內定位。與常規MRI不同，該系統可以追蹤生物體內具體分子或基因表達的變化。這項能力對靶向藥物遞送、跟蹤腫瘤內部遺傳變化等醫學難題具有重要意義。

　　接著，為制備這類蛋白質，團隊采用了一種稱為“定向進化”的生物工程方法：首先向編碼該蛋白的DNA序列中引入隨機突變，產生成千上萬個性質各異的變體，從中篩選出性能較好的突變體，并多次重復這一過程。最終，經過多輪篩選與進化，所得蛋白質對磁場的敏感度顯著提高。

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

　　這項研究也體現出從科學發現到技術突破的路徑往往難以預測。研究團隊對磁敏感熒光蛋白內部量子過程的理解，離不開多年來對鳥類地磁導航機理的研究積累。同時，研究實現了跨學科協作的愿景，使多項技術得以在同一實驗室中同步推進。