Представьте, что внутри ваших клеток можно разместить крошечные датчики, которые смогут измерять температуру и магнитные поля с невероятной точностью.
Звучит как фантастика? Но именно это стало возможным благодаря открытию ученых из Чикагского университета.
Что же такого особенного придумали исследователи?
Они создали первый в мире биологический квантовый бит (кубит) из флуоресцентного белка - того самого, который светится при воздействии лазера. Этот крошечный датчик размером всего 3 нанометра (это в тысячи раз меньше толщины человеческого волоса!) способен работать прямо внутри живых клеток.
Как это работает? Ученые воздействуют на белок лазерным светом и микроволнами, а затем наблюдают за его свечением. Это позволяет раскрыть его квантовые свойства - то, что раньше считалось невозможным в «мягком» и влажном мире живой биологии.
Почему это важно для обычных людей?
Возможности применения таких биодатчиков поражают воображение:
- Точечное измерение температуры внутри отдельных клеток
- Высокоточная медицинская диагностика
- Новые методы визуализации заболеваний, включая рак
- Изучение воздействия лекарств на клеточном уровне
Проще говоря, врачи смогут получать информацию изнутри организма с недостижимой ранее точностью - без сложных операций и вредных излучений.
Как устроен этот «живой» кубит
Основа технологии - часть белка под названием флуорофор, которая и отвечает за свечение. У этого флуорофора есть квантовое свойство под названием «спин» - он ведет себя как крошечный магнит, который может указывать вверх, вниз или находиться в обоих состояниях одновременно (это и есть квантовая суперпозиция).
Самое удивительное - этот биологический кубит работает при относительно высоких температурах. Исследователи продемонстрировали его работу в человеческих клетках при -98°C и в бактериях кишечной палочки при комнатной температуре. Для квантовых технологий это настоящий прорыв - обычно они требуют сверхнизких температур, близких к абсолютному нулю.
Что говорят эксперты?
Романа Ширхагл, биофизик из Университетского медицинского центра Гронингена (Нидерланды), отмечает: «Это впечатляющая демонстрация с большим потенциалом». Однако она предупреждает, что предстоит еще много работы, чтобы технология заработала вне контролируемых лабораторных условий.
При чем здесь птицы и компас?
Интересно, что подобные квантовые эффекты уже существуют в природе. Некоторые перелетные птицы используют квантовый механизм «радикальных пар» для ориентации по магнитному полю Земли. Теперь ученые научились создавать подобные механизмы искусственно.
Что ждет нас в будущем?
Это открытие - лишь первый шаг в создании принципиально новых медицинских технологий. Возможно, через несколько лет обычный анализ крови сможет показать не просто общие показатели, а детальную картину того, что происходит внутри каждой клетки.
А как вы думаете, какие еще применения могут найти такие «живые» квантовые датчики? Поделитесь своими идеями в комментариях!