Biología y física cuántica: una nueva etapa en el estudio de la vida
Lo que parecía imposible ya es una realidad. Un equipo de la Universidad de Chicago transformó una proteína fluorescente en un cúbit funcional dentro de células vivas.
El estudio, publicado en Nature, abre la puerta a sensores cuánticos capaces de observar procesos biológicos con una precisión nunca antes alcanzada. Aunque la física cuántica y la biología parecían mundos diferentes, investigadores han demostrado que pueden combinarse.
Según la investigación, la proteína fluorescente puede funcionar como un cúbit (la unidad elemental que usan los ordenadores cuánticos) dentro de células de mamíferos y bacterias. Es la primera vez que una herramienta cuántica nace en un ambiente biológico, lo que podría ser capaz de rastrear los cambios que ocurren dentro del organismo humano.
Este avance inaugura una disciplina híbrida con implicaciones revolucionarias.
Las proteínas fluorescentes han sido herramientas esenciales para visualizar procesos biológicos en tiempo real. El equipo de la universidad descubrió que EYFP (Enhanced Yellow Fluorescent Protein) posee un estado electrónico —conocido como estado triplete— que permite a sus electrones comportarse como un cúbit.
Gracias a pulsos de láser y microondas, lograron manipular este estado y mantener su coherencia durante 16 microsegundos, un logro notable considerando el entorno caótico de una célula viva. Lo extraordinario es que este cúbit se hallaba en el interior de organismos vivos.
Hasta ahora, los ensayos que usan tecnología cuántica sólo funcionaban en condiciones artificiales en temperaturas bajas y aislados de la vida.
Los resultados confirman que la creación de un cúbit biológico escala bien a diversos organismos, lo que permite pensar en la estrategia de experimentos específicos para enfermedades o el rastreo de la vida celular.
¿Cómo se midió un fenómeno imposible?
Los investigadores usaron un microscopio confocal adaptado para excitar la proteína con láseres de diferentes longitudes de onda. Este procedimiento permitió confirmar oscilaciones cuánticas y tiempos de coherencia, incluso dentro de células de mamíferos.
Hasta ahora, mantener un cúbit estable exigía condiciones extremas de laboratorio. Aquí, en cambio, se logró en un entorno biológico real, lo que abre una ventana inédita a la biología cuántica aplicada.
El método consistió en seleccionar una proteína fluorescente, conocida por su uso tradicional como marcador molecular en investigaciones celulares. Se modificó su estructura para dotarla de una propiedad llamada “spin”, fundamental para operar como cúbit.
La clave estuvo en codificar genéticamente la proteína para que pudiera ser producida desde el interior de la célula.
La principal promesa es convertir estas proteínas en sensores cuánticos intracelulares. Podrían registrar campos magnéticos, eléctricos o procesos bioquímicos con una precisión sin precedentes.
Entre sus posibles aplicaciones destacan el estudio del plegamiento de proteínas implicadas en enfermedades neurodegenerativas, la expresión génica o la acción directa de fármacos en células vivas.
Aunque su sensibilidad es menor que la de los cúbits basados en diamantes, su integración natural en organismos vivos los convierte en una herramienta versátil y revolucionaria.