Komunikacja biofotonowa: czy komórki mogą mówić za pomocą światła?

Jednym z ciekawszych rozlewisk biologii jest badanie biofotonów: fotonów optycznych lub ultrafioletowych emitowanych przez żywe komórki w sposób odmienny od konwencjonalnej bioluminescencji.

Nikt nie jest do końca pewien, w jaki sposób komórki wytwarzają biofotony, ale według najnowszych poglądów fotony mogą być emitowane przez różne procesy molekularne, które są transportowane na powierzchnię komórki przez ekscytony przenoszące energię. Podobny proces przenosi energię z fotonów przez gigantyczne matryce białkowe podczas fotosyntezy.

Bez względu na mechanizm, coraz więcej biologów jest przekonanych, że kiedy wyłączasz światło, komórki są skąpane w bladych fajerwerkach biofotonowego pokazu.

To nie jest jasne zjawisko. Biofotony są zwykle produkowane w tempie kilkudziesięciu na sekundę na centymetr kwadratowy hodowli komórkowej.

To niewiele. I dlatego pogląd, że aktywność biofotonów jest w rzeczywistości formą komunikacji komórkowej, jest nieco kontrowersyjny.

Dzisiaj Sergey Mayburov z Instytutu Fizyki im. Lebiediewa w Moskwie dodaje do debaty dodatkowe dowody.

Mayburov spędził wiele godzin w ciemności, obserwując rybie jaja i rejestrując wzory biofotonów emitowanych przez te komórki.

Pytanie, na które chce odpowiedzieć, brzmi, czy strumień fotonów ma jakąkolwiek dostrzegalną strukturę, która kwalifikuje go jako formę komunikacji.

Odpowiedź brzmi: tak, mówi. Strumienie biofotonów składają się z krótkich, quasi-periodycznych błysków, które, jak twierdzi, są niezwykle podobne do tych używanych do przesyłania danych binarnych przez zaszumiony kanał. To może pomóc wyjaśnić, w jaki sposób komórki mogą wykrywać tak niski poziom promieniowania w hałaśliwym środowisku.

Jeśli ma rację, może to pomóc w wyjaśnieniu szeregu interesujących zjawisk, które niektórzy biolodzy przypisują komunikacji biofotonów.

W kilku eksperymentach biofotony z rosnącej rośliny wydają się zwiększać tempo podziału komórek w innych roślinach o 30%. To tempo wzrostu, które jest znacznie wyższe niż jest to możliwe przy zwykłym świetle, które jest o kilka rzędów wielkości bardziej intensywne.

Inne eksperymenty wykazały, że biofotony z rosnących jaj mogą pobudzać wzrost innych jaj w podobnym wieku. Jednak biofotony z dojrzałych jaj mogą hamować i zakłócać wzrost młodszych jaj na innym etapie rozwoju. W niektórych przypadkach biofotony ze starszych jaj wydają się całkowicie hamować wzrost niedojrzałych jaj.

Praca Mayburova nie zakończy kontrowersji; w żaden sposób. Wciąż pozostaje wiele nierozstrzygniętych pytań. Jednym z ważnych problemów jest lepsze zrozumienie działających mechanizmów komórkowych – w jaki sposób maszyneria molekularna wewnątrz komórek wytwarza fotony i jak mogą na nie wpływać. Innym jest zrozumienie rodzaju nacisków ewolucyjnych, które tu działają – jak doszło do tej zdolności?

Najwyraźniej jest tu więcej pracy do zrobienia.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1205.4134 : Komunikacja fotoniczna i kodowanie informacji w systemach biologicznych

ukryć