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　　原標(biāo)題：量子生物學(xué)邁入人工設(shè)計(jì)實(shí)用化新階段——

　　量子驅(qū)動(dòng)的蛋白質(zhì)成功制備

　　量子生物學(xué)邁入人工設(shè)計(jì)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(guó)牛津大學(xué)團(tuán)隊(duì)成功制備出一類由量子驅(qū)動(dòng)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(chǎng)和無(wú)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(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，例如鳥(niǎo)類的磁感應(yīng)導(dǎo)航。而這是首次通過(guò)人工設(shè)計(jì)，將其轉(zhuǎn)化為一系列具有實(shí)用價(jià)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(dòng)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(kāi)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(duì)經(jīng)過(guò)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(duì)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(wàn)個(gè)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(guò)程。最終，經(jīng)過(guò)多輪篩選與進(jìn)化，所得蛋白質(zhì)對(duì)磁場(chǎng)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(wú)法從零開(kāi)始設(shè)計(jì)出高性能的生物量子傳感器，但通過(guò)細(xì)致引導(dǎo)細(xì)菌的進(jìn)化過(guò)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(cè)。研究團(tuán)隊(duì)對(duì)磁敏感熒光蛋白內(nèi)部量子過(guò)程的理解，離不開(kāi)多年來(lái)對(duì)鳥(niǎo)類地磁導(dǎo)航機(jī)理的研究積累。同時(shí)，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(chǎng)變革。他們借細(xì)菌之手，“馴化”出了能感應(yīng)磁場(chǎng)的熒光蛋白，讓我們第一次擁有了能在活體內(nèi)追蹤單個(gè)分子的“量子顯微鏡”。這也意味著，未來(lái)醫(yī)生或許能像看天氣預(yù)報(bào)圖一樣，實(shí)時(shí)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(niǎo)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(lái)前沿突破，往往藏在跨界合作的縫隙里閃光。
 

     編輯：郭成