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量子生物学作为科学界近百年的梦想和追求,长期以来致力于揭示生物体系的量子相干、量子纠缠等物理特性,有望为理解生命的超低能耗、超高效率提供新思路。量子生物学的核心挑战在于验证生理条件下生物体系是否存在宏观量子效应,即:是否存在量子相干?以往研究已为理解生物量子效应提供了不同视角,例如:福斯特(Förster)的荧光共振能量转移模型(FRET)、彭罗斯(Penrose)的微管振动理论等,但仍然没有生物系统中量子相干存在的可信证据。
近期,华中农大高军教授、上海理工大学宋波教授、中科院理化技术研究所仿生材料与界面科学重点实验室及中国科学技术大学江雷院士等研究团队合作,在《Nature Communications》上发表题为“A physical derivation of high-flux ion transport in biological channel via quantum ion coherence”的研究论文。该研究以KcsA钾离子通道为模型,通过多时间尺度的分子动力学模拟、量子化学计算及德布罗意波分析,表明生物通道限域离子(channel-confined ions)具有量子相干行为(图1)。 |
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