Ciało ludzkie, podobnie jak wszystkie żywe istoty, skrywa zjawiska niewidoczne gołym okiem. Wśród nich, odkrycie naukowe, cieszy się obecnie dużym zainteresowaniem: niezwykle słabe światło, naturalnie wytwarzane przez nasze komórki, które znika dokładnie w momencie ustania życia.
Ta emisja światła nie jest jedynie szczegółem biologicznym: odzwierciedla ona głęboką aktywność metaboliczną organizmów. Badanie opublikowane w czasopiśmie „The Journal of Physical Chemistry Letters” przekonująco dowodzi, że ta ultrasłaba luminescencja jest bezpośrednim wskaźnikiem żywotności.
Wszechobecne, ale niezauważalne światło biologiczne
Naukowcy zmierzyli to promieniowanie w zakresie od 200 do 1000 nanometrów, obejmującym ultrafiolet, światło widzialne i bliską podczerwień. Jego intensywność, od 10 do 1000 fotonów na centymetr kwadratowy na sekundę, jest zdecydowanie zbyt słaba, aby mogła być dostrzeżona przez ludzkie oko.
Głównym źródłem tego światła są reakcje z udziałem reaktywnych form tlenu. Gdy cząsteczki komórkowe są wzbudzane lub utleniane, mogą uwalniać foton. Światło to jest zatem ściśle związane z fundamentalnymi procesami życiowymi.
Światło, które gaśnie, gdy życie się kończy
Używając niezwykle czułych kamer CCD i EMCCD, zaobserwowali:
- wyraźny i stały sygnał świetlny u żywych zwierząt,
- niemal natychmiastowe zniknięcie tego światła po śmierci,
- i miało to miejsce nawet wtedy, gdy w obu grupach temperatura ciała utrzymywała się na poziomie 37°C.
Wniosek jest jasny: światło to nie zależy od ciepła, ale wyłącznie od metabolizmu komórkowego. Gdy komórki przestają funkcjonować, luminescencja natychmiast zanika.
Pozostało jedynie kilka resztkowych emisji, świadczących o ostatnich reakcjach biologicznych, które są w trakcie wygasania.
Rośliny również świecą, szczególnie gdy są uszkodzone lub zestresowane.
W badaniu przeanalizowano również rośliny. Wyniki pokazują, że rośliny emitują więcej światła w nietypowych lub szkodliwych warunkach.
- Wzrost temperatury powoduje zwiększenie jasności, aż do punktu, w którym tkanki zaczynają się degradować.
- Przecięty liść emituje więcej fotonów wokół uszkodzonego obszaru.
- Niektóre substancje chemiczne, np. nadtlenek wodoru, dodatkowo wzmacniają tę emisję.
- Co zaskakujące, benzokaina generuje światło o najwyższym natężeniu.
Dokładny mechanizm nie został jeszcze wyjaśniony, jednak naukowcy uważają, że wzrost jasności wiąże się z reakcjami utleniania i mechanizmami obronnymi komórek.
Zastosowania naukowe, medyczne i rolnicze
Zjawisko to, dalekie od anegdoty, może stać się cennym narzędziem.
W medycynie
- Wczesne wykrywanie chorób związanych ze stresem oksydacyjnym, takich jak niektóre rodzaje nowotworów czy cukrzyca.
- Monitorowanie metabolizmu komórkowego w czasie rzeczywistym.
- Nieinwazyjna analiza żywych tkanek.
W rolnictwie
- Monitorowanie stanu zdrowotnego upraw bez ich uszkadzania.
- Wykrywanie stresu wodnego, termicznego i patologicznego.
- Optymalizacja praktyk agrotechnicznych.
W badaniach podstawowych
- Badania starzenia się komórek.
- Zrozumienie mechanizmów śmierci komórek.
- Analiza procesów utleniania na poziomie molekularnym.
Wniosek
Odkrycie, że wszystkie żywe istoty emitują niezwykle słabe światło, które gaśnie dokładnie w momencie śmierci, zmienia nasze pojmowanie życia.
To światło, niewidzialne, a zarazem wszechobecne, wydaje się być kluczowym wskaźnikiem aktywności biologicznej. Jego badanie może znacząco zmienić diagnostykę medyczną, praktyki rolnicze, biologię komórki i nasze rozumienie świata żywego.
Nauka dopiero zaczyna rozszyfrowywać ten świetlisty język . To odkrycie przypomina nam o fascynującej rzeczywistości: dopóki istnieje życie, objawia się ono – w taki czy inny sposób – życiodajnym blaskiem .
