Per la prima volta, effetti quantomeccanici vengono ingegnerizzati in proteine viventi. La scoperta segna il passaggio dalla scoperta alla progettazione intenzionale della biologia quantistica.
Un team dell’Università di Oxford ha annunciato di aver ingegnerizzato per la prima volta un processo quantistico all’interno di proteine viventi, aprendo una nuova frontiera per la biotecnologia. La ricerca, pubblicata su Nature, dimostra che è possibile progettare biomolecole capaci di sfruttare effetti quantomeccanici per applicazioni pratiche.
Si tratta di un passaggio storico: dalla semplice osservazione di fenomeni quantistici in natura alla loro progettazione intenzionale in sistemi biologici, con potenziali ricadute scientifiche e industriali di enorme portata.
Proteine sensibili ai campi magnetici
Il cuore della scoperta è la creazione di una nuova classe di biomolecole, le magneto-sensitive fluorescent proteins (MFP). Queste proteine, opportunamente illuminate, emettono fluorescenza la cui intensità può essere modulata da campi magnetici e radiofrequenze grazie a interazioni quantistiche interne.
Finora effetti simili erano noti in alcuni processi naturali, come l’orientamento degli uccelli migratori, ma non erano mai stati progettati con uno scopo tecnologico. I ricercatori hanno ottenuto le MFP usando l’evoluzione diretta: mutazioni casuali, selezione delle varianti migliori e ripetizione del processo.
Dopo numerosi cicli, le proteine risultanti hanno mostrato una sensibilità ai campi magnetici drasticamente superiore, sufficiente per applicazioni di sensing avanzato.
Dalla fisica quantistica alla medicina
Le possibili applicazioni sono particolarmente promettenti in ambito biomedico. Il gruppo di Oxford ha già sviluppato un prototipo di strumento di imaging che utilizza le MFP con un principio simile alla risonanza magnetica.
A differenza della MRI tradizionale, però, questo approccio potrebbe localizzare molecole specifiche o monitorare l’espressione genica direttamente negli organismi viventi. Ciò permetterebbe di seguire processi biologici oggi invisibili e migliorare la comprensione di tumori, terapie mirate e dinamiche cellulari complesse, con un livello di precisione finora irraggiungibile.
Un nuovo paradigma interdisciplinare
Il risultato è frutto di un approccio fortemente interdisciplinare, che unisce biologia ingegneristica, fisica quantistica e intelligenza artificiale. Secondo gli autori, il lavoro dimostra quanto il percorso dalla scienza di base alla tecnologia applicata sia imprevedibile, ma anche quanto possa essere fertile.
Ora il team sta accelerando lo sviluppo delle applicazioni e lo studio degli effetti quantistici in natura. Se confermate su larga scala, queste proteine quantistiche potrebbero inaugurare una nuova generazione di strumenti biotecnologici.