Každý živý organizmus jemne žiari, aj keď to voľným okom nevidíme. Nové zistenia by mohli katalyzovať vývoj neinvazívnej techniky pre základný biologický výskum aj klinickú diagnostiku.
Výskumníkov bude zaujímať, či sa na základe tohto slabého svetla bude dať vyhľadať život vo vesmíre. Zdroj: iStockphotos.com. Autor: quickshooting
Podľa nedávnej štúdie výskumníkov z Univerzity v Calgary každý živý systém vyžaruje svetlo bez potreby vonkajšej excitácie vplyvom biologického javu známeho ako ultraslabé fotónové vyžarovanie (UPE). Štúdia bola publikovaná v časopise The Journal of Physical Chemistry Letters.
Nie je to telesné teplo, ale jemné svetelné žiarenie generované aktivitou buniek. Vedci vo výskume pomocou pokročilých zobrazovacích techník pozorovali toto jemné svetlo pri živých myšiach a pri myšiach tesne po smrti. Teplota tiel živých aj mŕtvych organizmov bola v sledovanom čase ešte rovnaká (37 °C), ale pri mŕtvych myšiach „svetlo života“ náhle výrazne zoslablo až zhaslo.
Ukázalo sa, že niektoré orgány po smrti zhasínajú v rôznom tempe, napríklad ešte nejaký čas jemne svietila pečeň. Pri rastlinách sa UPE menilo v závislosti od vystavenia stresovým faktorom, ako sú zmeny teploty, poranenia či chemické ošetrenia.
Porovnanie vyžarovania svetla počas života a po smrti myší. Zdroj: The Journal of Physical Chemistry Letters
Na vykonanie experimentov výskumníci navrhli ultratmavé kryty, aby eliminovali rušenie environmentálnym svetlom. Použili kameru EMCCD (electron-multiplying charge-coupled device) na zobrazenie rastlín a kameru CCD (charge-coupled device) so systémom IVIS na zobrazenie zmien ultraslabého fotónového vyžarovania pri myšiach.
Svetlo je generované aktivitou buniek
Každá živá bunka sa dá predstaviť ako malý chemický závod. Pri rôznych procesoch, ktoré v nej prebiehajú a ktoré sú potrebné na udržanie života, vznikajú aj špeciálne molekuly nazývané reaktívne formy kyslíka (ROS). Tieto molekuly majú dôležitú úlohu: pomáhajú chrániť bunky a zároveň slúžia ako signály v ich vnútornej komunikácii.
Zaujímavé je, že vďaka týmto molekulám môžu bunky jemne svietiť. Vyžarujú totiž drobné záblesky svetla (fotóny) v rozsahu od ultrafialového cez viditeľné až po blízke infračervené svetlo, teda v rozmedzí približne 200 až 1 000 nanometrov.
Bioluminiscencia v porovnaní s tým produkuje svetlo s vysokou intenzitou, ktoré je viditeľné voľným okom.
Revolučná neinvazívna diagnostika
Toto slabé svetlo sa detegovalo v širokej škále foriem života od jednobunkových organizmov a baktérií až po rastliny, zvieratá a dokonca aj ľudí.
Schopnosť monitorovať UPE v reakcii na stresové faktory a zranenia mohla byť silným neinvazívnym nástrojom pre diagnostiku a lekársky výskum.
Ako sme už načrtli, stresové faktory pri rastlinách, ako je napríklad zvýšenie teploty či poranenia, viedli k zvýšeniu intenzity UPE. Poškodené miesta boli konzistentne jasnejšie ako nepoškodené časti. Táto štúdia dokazuje, že UPE môže pôsobiť ako citlivý indikátor vitality zvierat a stresových reakcií rastlín.
Výskumníci naznačujú, že tieto zistenia by mohli katalyzovať aplikáciu zobrazovania UPE ako neinvazívnej techniky pre základný biologický výskum aj klinickú diagnostiku.
Detektor života vo vesmíre?
Vedci priznávajú, že len začínajú rozumieť tomuto fascinujúcemu javu. Mnohé otázky zatiaľ ostávajú nezodpovedané. Vyžarujú deti viac svetla než starší ľudia? Môže toto žiarenie ovplyvňovať naše biologické rytmy alebo dokonca emócie? A dá sa na základe tohto slabého svetla určiť, či je organizmus ešte živý, najmä v prípadoch, keď to nie je na prvý pohľad zrejmé?
Do budúcnosti sa dokonca zvažuje využitie tohto ultraslabého bunkového žiarenia aj pri hľadaní života mimo našej planéty. Ak všetky známe formy života vyžarujú takéto svetlo, mohli by byť špeciálne senzory schopné zachytiť tieto drobné záblesky fotónov – detektorov života – na iných svetoch.
Zdroj: Phys, The Journal of Physical Chemistry Letters
(LDS)
