تابش ضعیف حیات: تصویری نو از «بیوفوتون»
زندگی، مطابق یافتههای اخیر تیمی از پژوهشگران دانشگاه کلگری و شورای تحقیقات ملی کانادا، میتواند نور بسیار ضعیفی در بازه مرئی ساطع کند که پس از مرگ ناپدید میشود. این تابشِ فوقضعیف فوتونی (Ultraweak Photon Emission یا UPE) که در ادبیات علمی با واژه بیوفوتون هم شناخته میشود، برای اولینبار در مقیاس اندام کاملِ حیوانات و برگهای گیاهی بهطور مستقیم مشاهده شده است. نتایج آزمایشها نشان میدهد تفاوت قابلتوجهی در شمار فوتونهای مرئی ساطعشده از بافتهای زنده در مقابل بافتهای غیرزنده وجود دارد.
این ادعا در نگاه نخست میتواند با برداشتهای شبهعلمی و ادعاهای مربوط به «هاله» یا انرژیهای اسرارآمیز مرتبط شود؛ اما پژوهشگران روی جنبههای فیزیکی و شیمیایی این پدیده تمرکز کردهاند و آن را از منظر واکنشهای مولکولی قابل اندازهگیری بررسی نمودهاند. چالش اصلی اندازهگیری بیوفوتونها، شدت بسیار کم این تابش در برابر نویز الکترومغناطیسی محیط و انتشار حرارتی (تابش حرارتی) حاصل از متابولیسم است؛ با این حال تیم پژوهشی از دوربینهای حساس EMCCD و CCD برای ثبت این فوتونهای نادر استفاده کرده است.
پیشینه علمی و مکانیسم پیشنهادی
پدیدههای نورزا در زیستشیمی شناختهشدهاند؛ از بیولومینسانس واضح در برخی جانداران تا نورهای شیمیایی در واکنشهای آزمایشگاهی. در مورد بیوفوتونها، تابشهای خودبهخودی در بازه طولموج 200 تا 1000 نانومتر از بافتهای مختلف گزارش شده است. یکی از کاندیداهای اصلی تولید این فوتونها، گونههای فعال اکسیژن (Reactive Oxygen Species یا ROS) هستند؛ مولکولهایی که در پاسخ به فشارهای زیستی مانند گرما، سموم، پاتوژنها یا کمبود مواد مغذی تولید میشوند.
واکنشهایی که در حضور مولکولهایی مانند هیدروژنپراکسید رخ میدهد میتواند باعث اکسایش چربیها و پروتئینها شود؛ فرایندی که الکترونها را در حالتهای برانگیخته قرار میدهد و هنگام بازگشت به حالت پایه، انتشار یک یا چند فوتون با انرژی مناسب را به همراه دارد. بنابراین ثبت UPE میتواند نشاندهندهٔ «استرس سلولی» یا وضعیت متابولیک بافتها باشد و کارکردی مشابه شاخص غیرتهاجمی سلامت بافتها فراهم آورد.
جزئیات آزمایش و نتایج کلیدی
برای بررسی اینکه آیا تابشهای فوقضعیف از یک بافت منفرد قابل تعمیم به کلِ موجود زنده هست یا نه، پژوهشگران از دوربینهای EMCCD و CCD با حساسیت بالا استفاده کردند. چهار موش بیحرکت در جعبهای کاملاً تاریک برای یک ساعت تصویربرداری شدند، سپس قربانیسازی شده و برای یک ساعت دیگر در همان شرایط تصویربرداری ادامه یافت — دمای بدن حتی پس از مرگ هم حفظ شد تا نقش گرما بهعنوان متغیری مزاحم حذف شود.
نتیجه این بود که پژوهشگران توانستند فوتونهای منفرد در باند مرئی را از سلولهای موش ثبت کنند و شمار فوتونها پس از مرگ به طرز قابلتوجهی کاهش یافت. همچنین آزمایشهای مشابه روی برگهای Arabidopsis thaliana و Heptapleurum arboricola نشان داد بخشهای آسیبدیده برگها در طول 16 ساعت تصویربرداری روشنتر از بخشهای سالم بودند؛ شواهدی که از نقش ROS در تولید این تابشها پشتیبانی میکند.
ابزارها و محدودیتها
- دوربین EMCCD: برای تقویت سیگنالهای بسیار ضعیف نور
- کنترل دمای بدن: حذف نویز حاصل از تابش حرارتی
- محدودیتها: حساسیت به نور پسزمینه، نیاز به محیط کاملاً تاریک و فاصلهٔ آزمون تا کاربرد کلینیکی
پیامدها و چشماندازهای آینده
اگر قابلیت ثبت تابشهای فوقضعیف در ابعاد کامل زیستی تأیید و توسعه یابد، این پدیده میتواند به یک ابزار غیرتهاجمی برای پایش استرس بافتی، ارزیابی سلامت در دامپزشکی، کشاورزی و حتی پزشکی تبدیل شود. تصویربرداری UPE میتواند به شناسایی زودهنگام آسیب سلولی، تعیین پاسخ بافت به داروها یا بررسی کیفیت محصولات کشاورزی کمک کند.
همزمان باید با احتیاط جلو رفت: حساسیت دستگاهها و تأثیر منابع زمینهای الکترومغناطیسی باید بهتر مشخص شوند تا از تفسیرهای اغراقآمیز یا شبهعلمی جلوگیری شود. تاکنون این دادهها پایهای برای مطالعه بیشتر فراهم کردهاند، اما فاصلهای تا کاربرد عملی و بالینی وجود دارد.
نتیجه گیری
نتایج این پژوهش نشان میدهد که موجودات زنده میتوانند تابش بسیار ضعیفی در بازه مرئی از خود ساطع کنند که با مرگ محو میشود. مکانیسمهای مولکولی احتمالی شامل گونههای فعال اکسیژن است و ثبت این تابشها با فناوریهای حساس تصویربرداری امکانپذیر شده است. این یافتهها دریچهای به کاربردهای بالقوه در تشخیص غیرتهاجمی سلامت بافتی و پایش کشاورزی باز میکنند؛ اما نیاز به تکرار، کنترل بهتر نویزهای محیطی و مطالعات تکمیلی پیش از هرگونه کاربرد بالینی یا صنعتی وجود دارد.
