Nové experimenty ukazujú, že živé organizmy emitujú merateľné množstvo veľmi slabého svetla. Tento jav, označovaný ako ultraslabá fotónová emisia (Ultraweak Photon Emission, UPE), je priamo spätý s metabolickými procesmi v bunkách. Merania odhalili výrazný rozdiel medzi žiarením produkovaným živými organizmami a organizmami tesne po smrti.
Každý štvorcový centimeter živého tela vyžaruje v priebehu sekundy približne 1 až 1 000 fotónov viditeľného svetla. Hoci ide o úroveň, ktorú ľudské oko nedokáže zachytiť, citlivé optické systémy toto žiarenie spoľahlivo detegujú. Práve tieto technológie umožnili presne zmerať, ako prudko sa intenzita UPE znižuje po zániku metabolickej aktivity.
Ako prebiehal experiment v absolútnej tme?
Výskumníci pracovali so štyrmi myšami, ktoré umiestnili do úplne izolovanej tmavej komory. Špeciálne kamery ich snímali jednu hodinu, pričom zaznamenávali každé svetlo vychádzajúce z povrchu tela. Po ukončení prvej fázy boli zvieratá humánne usmrtené a meranie pokračovalo ďalšiu hodinu. Telá boli udržiavané na rovnakej teplote 37 °C, aby tepelné žiarenie neovplyvnilo výsledky.
Použité detekčné systémy — EMCCD kamery a CCD technológia s vysokou kvantovou účinnosťou — sú schopné zachytiť aj jednotlivé fotóny.
Merania priniesli jasný výsledok
- U živých jedincov bola intenzita UPE výrazne vyššia.
- Po smrti sa žiarenie dramaticky znížilo, napriek tomu, že teplota zostala identická.
- Rozdiel jednoznačne ukazuje, že UPE súvisí s prebiehajúcim metabolizmom.
Tieto pozorovania zapadajú do predchádzajúcich poznatkov, podľa ktorých bunky počas metabolických reakcií vytvárajú malé množstvo svetla ako vedľajší produkt oxidačných procesov.
Rastliny reagujú žiarením na stres
Výskum zahŕňal aj meranie UPE u rastlín. Testované boli listy dvoch druhov, ktoré boli vystavené rôznym formám stresu:
- mechanickému poškodeniu
- zvýšenej teplote
- pôsobeniu chemických látok
Overené zistenia zo štúdie
- Poranené časti listov žiarili počas celého 16-hodinového merania silnejšie ako nepoškodené oblasti.
- Najväčšie zvýšenie UPE nastalo pri chemickom zásahu na mieste poranenia.
- Zvýšená teplota tiež zintenzívnila žiarenie.
Tieto výsledky potvrdzujú, že UPE sa zvyšuje v situáciách, keď rastlinné bunky prechádzajú metabolickým stresom — či už v dôsledku tepla, poškodenia alebo chemického podnetu.
Prečo bunky žiaria? Odpoveď prináša biochémia
Ultraslabé svetlo nie je žiadny neznámy jav, ale dobre preskúmaný dôsledok oxidačných reakcií prebiehajúcich v živých bunkách. Kľúčovú úlohu pritom zohrávajú reaktívne formy kyslíka (ROS).
Mechanizmus vzniku UPE možno zhrnúť do niekoľkých krokov:
- Počas metabolizmu vznikajú ROS, ktorých množstvo rastie najmä pri oxidačnom strese.
- ROS následne oxidujú lipidy, bielkoviny a ďalšie molekuly v bunke.
- Pri týchto reakciách vznikajú excitované medziprodukty s vyššou energiou.
- Keď sa elektróny týchto molekúl vracajú do základného stavu, uvoľňuje sa fotón.
Tento jav je formou veľmi slabej chemiluminiscencie, no v porovnaní s bioluminiscenciou je jeho intenzita extrémne nízka — len približne 10 až 1 000 fotónov na cm² za sekundu.
Diagnostika budúcnosti? Potenciál tu je, ale zatiaľ skôr teoretický
Hoci meranie UPE poskytuje fascinujúci pohľad na metabolické procesy, jeho praktické využitie je zatiaľ vzdialené. Najväčšou prekážkou je nízka intenzita žiarenia, ktorá si vyžaduje mimoriadne citlivé prístroje a dokonalé vylúčenie okolného svetla.
Do budúcnosti sa však rysujú možné aplikácie:
- identifikácia oxidačného stresu v živých tkanivách
- monitorovanie zdravotného stavu plodín
- neinvazívna detekcia mikrobiálnej kontaminácie v potravinárstve
Momentálne však ide o experimentálnu metódu a neexistujú komerčné diagnostické zariadenia, ktoré by UPE využívali v bežnej praxi.
Záver: svetlo ako prirodzený dôsledok metabolizmu
Ultraslabé svetlo je fyzikálny prejav chemických procesov v živých bunkách. Keď organizmus žije, metabolizmus generuje malé množstvo fotónov. Po smrti metabolické reakcie okamžite ustávajú — a spolu s nimi mizne aj žiarenie.
Výskum teda potvrdzuje presný, vedecký fakt: UPE je merateľný jav spojený s aktívnym metabolizmom, a jeho intenzita po smrti rýchlo klesá.
