211service.com
Biofotoncommunicatie: kunnen cellen praten met licht?
Een van de meer merkwaardige binnenwateren van de biologie is de studie van biofotonen: optische of ultraviolette fotonen die door levende cellen worden uitgezonden op een manier die verschilt van conventionele bioluminescentie.
Niemand weet precies hoe cellen biofotonen produceren, maar de meest recente gedachte is dat verschillende moleculaire processen fotonen kunnen uitzenden en dat deze door energiedragende excitonen naar het celoppervlak worden getransporteerd. Een soortgelijk proces draagt de energie van fotonen tijdens fotosynthese over gigantische eiwitmatrices.
Wat het mechanisme ook is, een groeiend aantal biologen is ervan overtuigd dat wanneer je het licht uitdoet, de cellen baden in het bleke vuurwerk van een biofotonenscherm.
Dit is geen helder fenomeen. Biofotonen worden gewoonlijk geproduceerd met een snelheid van tientallen per seconde per vierkante centimeter celcultuur.
Dat zijn er niet veel. En daarom is het idee dat biofotonenactiviteit eigenlijk een vorm van cellulaire communicatie is enigszins controversieel.
Vandaag voegt Sergey Mayburov van het Lebedev Institute of Physics in Moskou wat extra bewijs toe aan het debat.
Mayburov heeft vele uren in het donker naar visseneieren gekeken en de patronen van biofotonen vastgelegd die deze cellen uitzenden.
De vraag die hij wil beantwoorden is of de stroom van fotonen een waarneembare structuur heeft die het als een vorm van communicatie zou kwalificeren.
Het antwoord is dat het wel kan, zegt hij. Biofotonenstromen bestaan uit korte quasiperiodieke bursts, die volgens hem opmerkelijk veel lijken op die welke worden gebruikt om binaire gegevens over een kanaal met veel ruis te verzenden. Dat zou kunnen helpen verklaren hoe cellen zulke lage stralingsniveaus kunnen detecteren in een lawaaierige omgeving.
Als hij gelijk heeft, zou dit kunnen helpen bij het verklaren van een aantal interessante fenomenen die sommige biologen toeschrijven aan biofotoncommunicatie.
In verschillende experimenten lijken biofotonen van een groeiende plant de celdeling in andere planten met 30 procent te verhogen. Dat is een groeisnelheid die aanzienlijk hoger is dan mogelijk is met gewoon licht dat meerdere orden van grootte intenser is.
Andere experimenten hebben aangetoond dat de biofotonen van groeiende eieren de groei van andere eieren van dezelfde leeftijd kunnen stimuleren. De biofotonen uit rijpe eieren kunnen echter de groei van jongere eieren in een ander ontwikkelingsstadium belemmeren en verstoren. In sommige gevallen lijken biofotonen uit oudere eieren de groei van onrijpe eieren volledig te stoppen.
Het werk van Mayburov zal de controverse niet beëindigen; geenszins. Er zijn nog veel openstaande vragen. Een belangrijk probleem is het beter begrijpen van de cellulaire mechanismen die aan het werk zijn: hoe de moleculaire machinerie in cellen fotonen produceert en hoe deze door hen kunnen worden beïnvloed. Een andere is om het soort evolutionaire druk te begrijpen die hier aan het werk is - hoe is dit vermogen tot stand gekomen?
Het is duidelijk dat er hier meer werk aan de winkel is.
Referentie: arxiv.org/abs/1205.4134 : Fotonische communicatie en informatiecodering in biologische systemen