成功的量子驱动蛋白质制备

来源：科技日报 量子生物学正在进入实用人工设计的新阶段。根据最新一期《自然》杂志发表的研究，英国牛津大学的一个团队成功创造了一种量子驱动的蛋白质。它是一种生物分子，一种磁敏荧光蛋白（MFP），可以与磁场和无线电波相互作用。其特性源自蛋白质内的量子力学效应。先前的研究表明，量子效应在某些生物过程中发挥着重要作用，例如鸟类的磁感受导航。这是第一次将人工设计转化为一套具有实用价值的新技术。这意味着人类已经从简单地观察自然界中的量子现象转向积极地利用和改造它们以供其使用或实用。研究人员首先开发了一种原型成像设备，可以使用类似于磁共振成像 (MRI) 的原理在体内合成人工修饰的蛋白质。与传统的 MRI 不同，该系统可以跟踪生物体内特定分子或基因表达的变化。这种能力对于靶向药物输送和跟踪肿瘤内的基因变化等医学问题至关重要。然后，为了制备所述蛋白质，该团队使用了一种称为“定向进化”的生物工程技术。他们首先在编码蛋白质的 DNA 序列中引入随机突变，产生数千种具有不同特性的变体，然后选择效果最好的变体，并一遍又一遍地重复这个过程。最后，经过多轮检测和进化，所得蛋白质对磁场的敏感性显着提高。这一进步将取决于多个领域的深度融合，包括生物工程、量子物理和人工智能。 “这是前任主要作者、工程学院博士生 Gabriel Abrahams 表示：“人类尚未能够从头开始设计高性能生物量子传感器，但通过仔细引导细菌的进化，大自然向我们展示了一条可能的前进之路。”该研究还反映出，从科学发现到技术进步的路径往往难以预测。对于磁敏感荧光蛋白的内部量子过程，研究团队对此的理解与多年来对地磁的研究密不可分。同时，这项研究实现了跨学科协作的愿景，让多种技术在同一个实验室同时推进（科技日报记者张门兰）主编对此表示，这就像为生物研究配备了“量子雷达”。人们不再只是观察大自然的魔术，而是直接决定革命。在细菌的帮助下，他们“驯服”了可以检测磁场的荧光蛋白，为我们提供了第一台可以追踪体内单个分子的“量子显微镜”。这也意味着，未来医生将能够像看天气预报一样实时看到肿瘤内部的基因变化，让靶向药物精准针对肿瘤。更有趣的是，这种做法打破了纪律竞赛。从鸟类导航的奥秘到燕麦蛋白的转化，从量子物理学到人工智能传感，前沿技术的进步常常在跨境合作的缝隙中闪耀。
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我不认为那个年轻人能用英语和我说话。他的发音比我好，甚至知道最后怎么说“干得好”。