Проучване, проведено от изследователи от Университета в Калгари, установи, че живите организми излъчват изключително слаба светлина, известна като ултраслаба фотонна емисия, и че това сияние изглежда значително намалява след смъртта. Изследването бе публикувано в сп. Journal of Physical Chemistry и бързо привлече широко внимание, което доведе до над 200 медийни публикации относно откритията.

Ултраслабата фотонна емисия (или UPE), понякога наричана биофотонна емисия, се отнася до миниатюрни количества светлина, излъчвани от живите клетки в резултат на нормалната биологична активност. Фотонът е основната частица на светлината, а изследователите твърдят, че всяка изследвана досега жива система, включително растения и животни, излъчва тези фотони. Светлината е твърде слаба, за да бъде забелязана от човешкото око.

„Предполагам, че това донякъде се дължи на факта, че на хората им напомня за аурите“, казва д-р Кристоф Симон, един от авторите на проучването и професор в Катедрата по физика и астрономия към Факултета по естествени науки. „Факт е, че живите същества излъчват светлина. Това е много слабо сияние, но то съществува и е видимо с много чувствителни камери.“

Според проучването светлината е изключително слаба – варира от 10 до 1 000 фотона на квадратен сантиметър в секунда в спектрален диапазон от 200 до 1 000 нанометра. За сравнение: един нанометър е една милиардна част от метъра и обикновено се използва за измерване на дължините на вълните на светлината. Откриването на излъчвания при толкова ниски нива изисква високоспециализирана апаратура.

За да изследват това явление, изследователите използваха камери с електроноумножаващ устройство с пренос на заряд (EMCCD) и камери с устройство с пренос на заряд (CCD). Тези системи за изображения са проектирани да улавят изключително малки количества светлина, включително отделни фотони, като същевременно свеждат до минимум фоновия шум. Тази технология позволи на изследователите да уловят сигнали, които иначе биха били невъзможни за наблюдение.

Екипът работи съвместно с Изследователския център за терапевтични средства за човешкото здраве към Националния изследователски съвет на Канада (NRC) в Отава, за да изследва емисиите на фотони при мишки. Изследователите направиха двучасови експозиционни снимки на животните преди и след смъртта им и сравниха резултатите.

„Забелязахме, че нивото на излъчваната от тях светлина – това биофотонно сияние – се различава значително при живите и мъртвите животни“, казва д-р Даниел Облак, доктор по философия, доцент по физика и астрономия и кореспондент на проучването.

Снимките показаха ясно намаление на фотонните емисии след смъртта по цялото тяло на всяка мишка. Според изследователите това предоставя директно доказателство, че живата и мъртвата тъкан произвеждат различни нива на ултраслаба фотонна емисия. „Това е много малко количество и, разбира се, е много трудно да се открие“, казва Облак.

Проучването е резултат от дискусиите между Саймън, чиито изследователски интереси включват квантовата биология, и Облак, чиято работа е насочена към детекция на светлина за експерименти в областта на квантовата комуникация. Квантовата биология е област, която изследва дали процесите, описани от квантовата физика – която изучава материята и енергията в много малки мащаби – могат да играят роля и в живите системи.

„Тъй като работя като квантов физик в областта на детекцията на светлина за квантова комуникация, си помислих, че експериментално разполагаме с много инструменти, с които да можем да детектираме светлината“, обяснява Облак.

Изследователите проучиха също така UPE при растенията и установиха, че светлината се променя в отговор на стрес. Когато растенията бяха изложени на по-високи температури или бяха физически увредени, емисиите им на фотони се увеличаваха. Химичните обработки също оказваха влияние върху светенето. Сред тестваните вещества местният анестетик бензокаин предизвика най-силна реакция на емисия, когато беше приложен върху увредена растителна тъкан.

Тези открития сочат, че ултраслабата фотонна емисия е тясно свързана с биохимичната и метаболитната активност в живите организми. Метаболизмът се отнася до химичните реакции, които позволяват на клетките и организмите да останат живи и да функционират. Тъй като тези реакции се променят, когато организмът изпитва стрес, увреждане или заболяване, изследователите смятат, че UPE може да предостави начин за наблюдение на тези промени.

Изследователите подчертават, че сиянието е физическо и биологично явление, а не метафизично. Облак казва, че са необходими допълнителни изследвания, за да се разбере точно как се генерира светлината и каква информация може да разкрие тя за състоянието на живата тъкан.

„Трябва да разберем какво представлява това, за да разберем какво се случва“, казва той. „Ако успеем да разберем как това се отнася към определени въздействия върху тялото – стрес, заболявания – тогава това би могло да се използва като диагностичен инструмент.“

Изследователите смятат, че тази техника в крайна сметка би могла да помогне на учените да изучават здравето и болестите без инвазивни процедури. Тъй като ултраслабата фотонна емисия (UPE) може да се измерва без добавяне на багрила, маркери или етикети, тя може да предложи начин за наблюдение дали тъканта е здрава, увредена или жива. При растенията това би могло да помогне на изследователите да разберат по-добре как организмите реагират на наранявания, топлина и други форми на стрес.

Въпреки че работата все още е в начален етап, проучването показва, че образната диагностика чрез ултраслаба фотонна емисия може да предостави неинвазивен и безмаркерски начин за наблюдение на биологичната активност. Изследователите твърдят, че този подход би могъл да се превърне в полезен инструмент за изучаване на жизнеността, реакциите към стрес и други важни процеси както при животните, така и при растенията.

Снимка: Unsplash

Виж още: Космическа праистория: С възраст от 7 млрд. години 3I/ATLAS е най-древната комета, която някога сме наблюдавали