Ученые впервые продемонстрировали, что внутри белков можно создать квантово-механический процесс, что открывает путь к созданию биотехнологии, для точного контроля молекул, новых сенсоров и вычислений на уровне живых систем.

Исследовательская группа из Оксфордского университета впервые продемонстрировала, что квантовые эффекты можно интегрировать в белки. В исследовании, опубликованном в Nature, сообщается о создании нового класса биомолекул — магниточувствительных флуоресцентных белков (МФБ), которые могут взаимодействовать с магнитными полями и радиоволнами.

Это возможно благодаря квантово-механическим взаимодействиям внутри белка, которые происходят при воздействии на него света соответствующей длины волны. Свет определенной длины возбуждает белок, а он излучает свет другой длины. При этом магнитные или радиочастотные поля могут менять интенсивность свечения, позволяя «считывать» информацию о состоянии молекулы.

Исследователи уже изучают возможности применения этих технологий в биомедицине. В рамках исследования команда создала прототип прибора для визуализации, который может определять местоположение сконструированных белков с помощью механизма, аналогичного магнитно-резонансной томографии (МРТ), широко используемой в больницах. Однако, в отличие от МРТ, он сможет отслеживать конкретные молекулы в живом организме. Это может быть актуально при адресной доставке лекарств.

Для создания белков использовали метод направленной эволюции. В ДНК, кодирующую белок, вносили случайные мутации, получая тысячи вариантов. Затем отбирали наиболее эффективные образцы и повторяли процесс. После многих последовательных циклов направленной эволюции отобранные белки приобрели значительно повышенную чувствительность к магнитным полям.

По словам ученых, понимание квантовых процессов, происходящих внутри магнитных полей, стало возможным только благодаря экспертам, которые десятилетиями изучали, как птицы ориентируются в пространстве с помощью магнитного поля Земли.