211service.com
Biofotonkommunikation: Kan celler prata med hjälp av ljus?
En av biologins mer märkliga bakvatten är studiet av biofotoner: optiska eller ultravioletta fotoner som emitteras av levande celler på ett sätt som skiljer sig från konventionell bioluminescens.
Ingen är helt säker på hur celler producerar biofotoner men den senaste tanken är att olika molekylära processer kan avge fotoner och att dessa transporteras till cellytan av energibärande excitoner. En liknande process bär energin från fotoner över gigantiska proteinmatriser under fotosyntesen.
Oavsett mekanism är ett växande antal biologer övertygade om att när du släcker lamporna badar cellerna i det bleka fyrverkeriet från en biofotonskärm.
Detta är inget ljust fenomen. Biofotoner produceras vanligtvis med en hastighet av dussintals per sekund per kvadratcentimeter cellkultur.
Det är inte många. Och det är därför uppfattningen att biofotonaktivitet faktiskt är en form av cellulär kommunikation är något kontroversiell.
Idag lägger Sergey Mayburov vid Lebedev Institute of Physics i Moskva till några extra bevis till debatten.
Mayburov har tillbringat många timmar i mörkret med att titta på fiskägg och registrera mönster av biofotoner som dessa celler avger.
Frågan han vill svara på är om strömmen av fotoner har någon urskiljbar struktur som skulle kvalificera den som en form av kommunikation.
Svaret är att det gör, säger han. Biofotonströmmar består av korta kvasiperiodiska skurar, som han säger är anmärkningsvärt lika de som används för att skicka binär data över en brusig kanal. Det kan hjälpa till att förklara hur celler kan upptäcka så låga nivåer av strålning i en bullrig miljö.
Om han har rätt, kan detta hjälpa till att förklara ett antal intressanta fenomen som vissa biologer tillskriver biofotonkommunikation.
I flera experiment verkar biofotoner från en växande växt öka celldelningshastigheten hos andra växter med 30 procent. Det är en tillväxttakt som är betydligt högre än vad som är möjligt med vanligt ljus som är flera storleksordningar mer intensivt.
Andra experiment har visat att biofotoner från växande ägg kan uppmuntra tillväxten av andra ägg i samma ålder. Däremot kan biofotoner från mogna ägg hindra och störa tillväxten av yngre ägg i ett annat utvecklingsstadium. I vissa fall verkar biofotoner från äldre ägg helt stoppa tillväxten av omogna ägg.
Mayburovs arbete kommer inte att avsluta kontroversen; inte på något sätt. Det finns fortfarande många olösta frågor. Ett viktigt problem är att bättre förstå de cellulära mekanismerna i arbetet – hur det molekylära maskineriet inuti celler producerar fotoner och hur det kan påverkas av dem. En annan är att förstå vilken typ av evolutionär press som finns här – hur har denna förmåga kommit till?
Det är klart att det finns mer att göra här.
Ref: arxiv.org/abs/1205.4134 : Fotonisk kommunikation och informationskodning i biologiska system