Comunicazione con biofotoni: le cellule possono parlare usando la luce?

Uno degli aspetti più curiosi della biologia è lo studio dei biofotoni: fotoni ottici o ultravioletti emessi dalle cellule viventi in un modo diverso dalla bioluminescenza convenzionale.

Nessuno è sicuro di come le cellule producano biofotoni, ma l'ultima ipotesi è che vari processi molecolari possano emettere fotoni e che questi vengano trasportati alla superficie cellulare da eccitoni che trasportano energia. Un processo simile trasporta l'energia dai fotoni attraverso matrici proteiche giganti durante la fotosintesi.

Qualunque sia il meccanismo, un numero crescente di biologi è convinto che quando si spengono le luci, le cellule vengono immerse nei pallidi fuochi d'artificio di uno spettacolo di biofotoni.

Questo non è un fenomeno luminoso. I biofotoni vengono generalmente prodotti alla velocità di dozzine al secondo per centimetro quadrato di coltura cellulare.

Non sono molti. Ed è per questo che l'idea che l'attività dei biofotoni sia in realtà una forma di comunicazione cellulare è alquanto controversa.

Oggi Sergey Mayburov dell'Istituto di Fisica Lebedev di Mosca aggiunge alcune prove in più al dibattito.

Mayburov ha trascorso molte ore al buio guardando le uova di pesce e registrando i modelli di biofotoni emessi da queste cellule.

La domanda a cui mira a rispondere è se il flusso di fotoni ha una struttura riconoscibile che lo qualificherebbe come una forma di comunicazione.

La risposta è che è sì, dice. I flussi di biofotoni sono costituiti da brevi lampi quasiperiodici, che secondo lui sono notevolmente simili a quelli utilizzati per inviare dati binari su un canale rumoroso. Ciò potrebbe aiutare a spiegare come le cellule possono rilevare livelli così bassi di radiazioni in un ambiente rumoroso.

Se ha ragione, questo potrebbe aiutare a spiegare una serie di fenomeni interessanti che alcuni biologi attribuiscono alla comunicazione dei biofotoni.

In diversi esperimenti, i biofotoni di una pianta in crescita sembrano aumentare del 30% il tasso di divisione cellulare in altre piante. Questo è un tasso di crescita significativamente più alto di quello possibile con la luce ordinaria che è di diversi ordini di grandezza più intensa.

Altri esperimenti hanno dimostrato che i biofotoni delle uova in crescita possono incoraggiare la crescita di altre uova di età simile. Tuttavia, i biofotoni delle uova mature possono ostacolare e interrompere la crescita delle uova più giovani in un diverso stadio di sviluppo. In alcuni casi, i biofotoni delle uova più vecchie sembrano fermare completamente la crescita delle uova immature.

Il lavoro di Mayburov non porrà fine alla controversia; non in alcun modo. Ci sono ancora molte domande in sospeso. Un problema importante è comprendere meglio i meccanismi cellulari in atto: come il macchinario molecolare all'interno delle cellule produce fotoni e come potrebbe essere influenzato da essi. Un altro è capire il tipo di pressioni evolutive che sono all'opera qui: come è nata questa capacità?

Chiaramente, c'è più lavoro da fare qui.

Rif: arxiv.org/abs/1205.4134 : Comunicazioni fotoniche e codifica delle informazioni nei sistemi biologici

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