1月23日，众多科学家和官员聚集在布鲁塞尔，展示欧洲科学基金会（ESF）“量子生物学研究前瞻行动”的最新研究成果，并发布了《量子生物学研究前瞻报告》（FarQBio）^[1]。报告描述了近年来发现的生物体系中的量子学现象，分析了量子生物学研究面临的主要挑战，并提出了相应的建议。

量子生物学是过去10年在量子物理学和生物学基础上发展起来的一门新学科。该新兴领域源于对生物在分子水平的相互作用的管理。目前，量子生物学研究面临的挑战不仅包括不同现象的能级与源于生物环境的热噪声之间的相互影响等基础问题，还涉及（从理论上）理解发现的现象和找出技术瓶颈等多方面的困难。目前人们所知道的主要量子生物学现象总结于表1。因为光合作用中激子传输理论还不完善，人们对这些现象的了解还有缺陷，需要开发相应的研究方法来解决。例如嗅觉研究，虽然有明显的振动机理证据，但只有声子辅助机理可被用于解释该现象。目前也还没有电子穿过受体的确切证据。飞禽磁感应理论仍在不断变化中，实验表明，低功耗射频（RF）波与地磁扰乱导航的电子塞曼分裂（自旋向上和自旋向下的能量区别）的能量相互对应，这被视作自旋机理的直接证据，但从理论上解释该现象仍然有困难。

此外，至今人们所掌握的（纳米）测量技术还难以用于活体生物的测量。因此，开发探查和检测生物体材料中能反应活体生物量子现象的新方法意味着重大突破。不同级别和机制的模拟和造模工具可以达到不同的仿生程度。尽管由小原子或分子组成的实体已能准确描述，但人们还没能掌握可以计算如蛋白质系统中量子行为的仿生工具。未来随着算法改进和计算机性能的进一步提升，该问题有望得以解决。

表1 量子生物学现象

术语解释：NVD：钻石光学中心氮空位；ESR：电子自旋共振；EPR：电子顺磁共振；IR：红外线；QM：第一原理的量子力学计算；MD：分子动力学模拟；DFT：密度泛函理论；LSDFT：线性标度的密度泛函理论；D-A：施主-受主配对。

报告推断量子生物学的未来应用潜力巨大，可对传感、健康、环境、信息等多种技术产生深远影响。测试量子生物学现象的物理和化学概念模型将可用于仿生光伏电池，化学、磁力和生物学传感器等设备的开发。此外，报告还就与量子生物学研究发展相关的人力资源与教育、基金与协作、研究基础设施和交流等多个方面提出了相关的建议和意见。

（郑颖）