Gli esseri viventi emettono una tenue aura che si spegne con la morte, suggerisce uno studio

Ogni organismo vivente, dalle piante agli animali, esseri umani compresi, emette una luce tenue e quasi impercettibile per tutta la durata della propria esistenza. (Immagine: Freepik)

C’è un’antica espressione poetica secondo cui “la luce lascia gli occhi” quando una persona muore. Sorprendentemente, la scienza moderna ha dimostrato che questa metafora corrisponde a una realtà letterale su scala microscopica. Tutti gli esseri viventi, dalle piante agli animali e agli esseri umani, emettono una luce debolissima, quasi invisibile, durante la loro vita. Questa delicata luminescenza, che i ricercatori chiamano emissione fotonica ultra-debole (UPE), scompare poco dopo la morte, segnando la fine dei processi biologici vitali.

Cos’è l’emissione fotonica ultra-debole?

L’emissione fotonica ultra-debole è un fenomeno naturale in cui le cellule viventi rilasciano minuscole quantità di luce come sottoprodotto delle attività metaboliche. A differenza della bioluminescenza intensa delle lucciole o delle creature degli abissi, questo bagliore è così tenue da non poter essere percepito a occhio nudo e richiede strumenti estremamente sensibili per essere rilevato.

A livello cellulare, la fonte di questa luce è collegata ai mitocondri, le “centrali energetiche” delle cellule. Durante il metabolismo energetico, i mitocondri generano specie reattive dell’ossigeno (ROS), molecole chimicamente attive che contengono ossigeno. Queste ROS interagiscono con varie componenti cellulari, come proteine, lipidi e molecole fluorescenti naturali chiamate fluorofori. Da queste interazioni deriva l’emissione di fotoni – particelle di luce – anche se in quantità estremamente ridotte.

La sfida di rilevare la luce della vita

Sebbene i ricercatori sapessero da tempo che le cellule isolate possono emettere fotoni ultra-deboli, catturare questa emissione da organismi viventi interi è stata una sfida notevole. La luce è così debole che viene facilmente sovrastata dalla luce ambientale, e le esigenze tecniche per rilevarla sono molto elevate. I fotoni emessi sono pochi e dispersi, richiedendo lunghi tempi di esposizione e dispositivi di imaging estremamente sensibili.

Lo studio che ha illuminato la “luce della vita”

Un recente studio, pubblicato su The Journal of Physical Chemistry Letters, ha compiuto passi significativi nell’osservazione di questo fenomeno su organismi completi. La ricerca, guidata dal professor Daniel Oblak dell’Università di Calgary in collaborazione con il Human Health Therapeutics Research Center del Consiglio Nazionale delle Ricerche del Canada, ha utilizzato un avanzato sistema di imaging digitale progettato per catturare livelli di luce estremamente bassi.

I ricercatori hanno posizionato dei topi vivi in ambienti bui e a temperatura controllata per eliminare la luce di fondo e mantenere condizioni stabili. Le sessioni di imaging sono durate due ore, permettendo alla telecamera di raccogliere abbastanza fotoni da creare un’immagine significativa.

I risultati sono stati sorprendenti. I topi vivi mostravano un bagliore tenue ma distinguibile su tutto il corpo. Alcune aree, come la testa, le zampe e gli organi interni, presentavano un’emissione fotonica più intensa, suggerendo una maggiore attività metabolica in quelle regioni. Al contrario, i topi appena deceduti mostravano una drastica riduzione di questa emissione luminosa, con il bagliore quasi completamente scomparso.

Questa osservazione conferma che l’emissione fotonica ultra-debole è strettamente legata ai processi biologici attivi e al metabolismo cellulare. Quando questi processi cessano con la morte, la luce si affievolisce, fornendo un segnale biologico concreto della fine della vita.

Anche le piante brillano: estensione dei risultati oltre il regno animale

I ricercatori hanno esteso l’indagine anche al regno vegetale, studiando una specie di albero ombrello. Come negli animali, anche le piante emettevano fotoni ultra-deboli, e l’intensità di questa emissione variava in risposta a fattori di stress ambientale. Ad esempio, quando le piante venivano ferite o esposte a temperature elevate, il loro bagliore aumentava.

Inoltre, l’applicazione di alcune sostanze chimiche, come la benzocaina – un anestetico comunemente usato – incrementava l’emissione di fotoni. Ciò suggerisce che lo stress chimico o l’interferenza con le funzioni cellulari possono modificare i processi metabolici che generano questa luce.

Perché è importante? Possibili applicazioni

La scoperta che i tessuti viventi emettono una luce misurabile legata all’attività metabolica apre scenari interessanti in medicina e nelle scienze ambientali.

Monitoraggio non invasivo della salute

Poiché i tessuti danneggiati o sotto stress possono emettere livelli diversi di fotoni rispetto ai tessuti sani, questa luce potrebbe diventare uno strumento diagnostico non invasivo. In futuro, i medici potrebbero utilizzare l’imaging dell’emissione fotonica per monitorare l’andamento di malattie, rilevare lesioni o valutare l’efficacia dei trattamenti senza ricorrere a biopsie o tecniche radiologiche.

Applicazioni in agricoltura e ambiente

Nel caso delle piante, monitorare la UPE potrebbe aiutare agricoltori e ricercatori a valutare in tempo reale la salute delle colture. Cambiamenti nell’emissione luminosa potrebbero segnalare stress da parassiti, siccità o carenze nutrizionali prima che compaiano sintomi visibili, permettendo interventi più tempestivi e mirati.

Ricerca biologica fondamentale

A livello più generale, studiare l’emissione fotonica ultra-debole migliora la comprensione del metabolismo cellulare e dello stress ossidativo. Poiché le ROS hanno un doppio ruolo – possono danneggiare le cellule ma anche segnalare risposte biologiche importanti – monitorare la luce che contribuiscono a generare potrebbe offrire nuove informazioni su invecchiamento, cancro e altri fenomeni biologici complessi.

Distinguere la UPE da altri fenomeni luminosi naturali

È importante distinguere l’emissione fotonica ultra-debole da altri tipi di emissione luminosa biologica.

• Bioluminescenza: fenomeno ben noto in cui alcuni organismi producono luce visibile tramite reazioni enzimatiche. Lucciole, alcuni funghi e molti animali marini usano la bioluminescenza per comunicare, mimetizzarsi o attirare prede. Questa luce è abbastanza intensa da essere vista a occhio nudo.

• Biofluorescenza: si verifica quando un organismo assorbe luce a una certa lunghezza d’onda e la riemette a un’altra, spesso visibile. Alcuni coralli e pesci mostrano biofluorescenza, utile per la mimetizzazione o la comunicazione.

• Emissione fotonica ultra-debole: è invece un bagliore continuo e di bassissima intensità, prodotto dai normali processi metabolici e non da organi o sostanze specializzate.

Innovazioni tecnologiche e prospettive future

La possibilità di rilevare e analizzare la UPE è stata resa possibile dai progressi nella tecnologia dei sensori. I sistemi di imaging utilizzati in questo studio sono telecamere digitali altamente sensibili, capaci di rilevare singoli fotoni su lunghi tempi di esposizione.

Guardando al futuro, ulteriori miglioramenti nella sensibilità dei sensori e nella velocità di acquisizione potrebbero rendere questa tecnica più accessibile per l’uso clinico e agricolo. Potrebbero essere sviluppati dispositivi portatili per monitorare la salute delle piante direttamente nei campi o per assistere nella diagnostica medica.

Inoltre, comprendere come gli organismi modulano la loro emissione di fotoni potrebbe ispirare nuove tecnologie bio-ispirate. Ad esempio, alcuni ricercatori stanno studiando come certi animali cambiano il colore della loro bioluminescenza attraverso l’interazione tra proteine fluorescenti e bioluminescenti. Questi meccanismi potrebbero portare a nuovi modi di produrre luce senza elettricità, con applicazioni che vanno dall’illuminazione sostenibile ai marcatori biologici nella ricerca.

Il significato poetico e scientifico della “luce della vita”

La scoperta che tutti gli esseri viventi emettono una tenue luce che si spegne con la morte unisce in modo affascinante immaginario poetico e realtà scientifica. Sottolinea il legame profondo tra vita e luce, rivelando che i processi che sostengono la vita producono anche un bagliore etereo.

Questa flebile luminescenza è un indicatore sottile della complessa sinfonia biochimica che si svolge in ogni cellula. Man mano che la scienza approfondisce lo studio di questo fenomeno, si aprono nuove prospettive nella comprensione dei meccanismi della vita e nell’innovazione in ambito sanitario, agricolo e tecnologico.