Introduktion
Forskning har visat att i stort sett alla levande organismer spontant avger en extremt svag ljusemission, ofta kallad ultrasvag fotonemission (UPE) eller biologisk luminescens. Till skillnad från den bioluminescens man ser hos exempelvis eldflugor (som är stark nog att vara synlig), är denna fotonemission mycket svag – i storleksordningen endast tiotals till några hundra fotoner per sekund och kvadratcentimeter av kroppens yta. Intensiteten är ungefär 1000 gånger lägre än vad det mänskliga ögat kan uppfatta. Trots sin svaghet har fenomenet observerats i alla undersökta levande system, från bakterier och jästceller till växter, djur och människor. Emissionen uppstår kontinuerligt så länge metabolismen pågår, och ett anmärkningsvärt faktum är att ljuset i princip försvinner när organismen dör, då de livsuppehållande biokemiska processerna upphör. I det följande presenteras vetenskapliga bevis för detta fenomen, hur ljuset alstras biologiskt, observationer hos människa, möjliga praktiska tillämpningar samt om forskningen ger några ledtrådar kring medvetande, “själ” eller gränsen mellan liv och död.
Experimentella bevis (särskilt i möss)
Att levande däggdjur avger en svag ljusemission har bekräftats genom olika experiment. I en aktuell studie använde forskare ultrasensitiva CCD-kameror (elektronförstärkta detektorer) för att fånga upp enstaka fotoner från möss. Man jämförde ljusemissionen från levande möss med den från döda möss, och fann en tydlig skillnad – de levande djuren utsöndrade betydligt fler fotoner än de döda. Detta visar att det “glöd” som levande organismer utstrålar till stor del upphör när de biologiska funktionerna avstannat. En annan studie utvecklade ett fotonräknarsystem för att följa dödsprocessen hos försöksdjur. Där observerades att precis innan djuret dog skedde en markant ökning av fotonemissionen, följt av att ljuset snabbt klingade av. Denna sista puls kan bero på en slutlig våg av oxidativa reaktioner i kroppens celler i dödsögonblicket. Sammantaget bekräftar djurförsök att ultrasvag fotonemission är kopplad till livsprocesserna: ljuset finns hos levande organismer och minskar eller försvinner när livet upphör. Fenomenet är inte begränsat till möss – liknande svag luminescens har påvisats i många djurarter och växtsystem under liv, men avtar när vävnaden inte längre är levande.
Biologisk mekanism – hur uppstår det svaga ljuset?
Den ultrasvaga ljusemissionen anses vara en biprodukt av organismens normala biokemi, framför allt kopplad till oxidationsprocesser i cellerna. När celler förbrukar syre i ämnesomsättningen bildas oundvikligen reaktiva syreföreningar (ROS) – fria radikaler och andra reaktiva molekyler. Dessa ROS kan reagera vidare och ge upphov till exciterade (energirika) intermediärer såsom singletsyre och exciterade karbonylföreningar. När dessa exciterade molekyler faller tillbaka till sitt grundtillstånd avges överskottsenergin som fotoner, dvs. ljus. Det är denna process – en form av spontan kemiluminiscens – som ligger bakom det svaga ljuset från levande celler. Ljuset spänner över ultraviolett till infrarött spektrum (ca 200–1000 nm), men ligger typiskt i det synliga området; t.ex. exciterade karbonylgrupper sänder ut blå-grönt ljus (~350–550 nm) och singletsyre ger rött och nära-infrarött ljus (bl.a. band vid ~634 nm, ~703 nm och ~1270 nm). Intensiteten är under normala förhållanden mycket låg – i storleksordningen tiotals fotoner per sekund och cm², men vid ökad oxidativ stress (t.ex. vävnadsskada eller sjukdom) kan den stiga till hundratals fotoner/s·cm². Upptäckten av fenomenet historiskt gick hand i hand med insikten att oxidation och fria radikaler kan generera ljus; redan på 1960-70-talet förstod man att rekombination av syre-radikaler kunde ge kemiluminiscens och att detta sannolikt förklarade cellernas svaga ljus. Mitokondrierna – cellernas “kraftverk” – pekas ut som en huvudsaklig källa, eftersom många ROS bildas där under cellandningen. Sammantaget är den vedertagna förklaringen att levande organismers svaga fotonemission orsakas av metaboliska oxidationreaktioner och fria radikal-processer i cellerna, vilka genererar ljus som ett ofrånkomligt biprodukt av livets kemi.
Observationer hos människan
Även människokroppen avger denna ultrasvaga luminescens. Med mycket känsliga instrument har forskare kunnat mäta och till och med fotografera det svaga ljuset från människans hud. I en japansk studie placerades frivilliga försökspersoner i ett mörkt rum med en kyld CCD-kamera riktad mot kroppen under lång exponeringstid. Resultatet visade att “den mänskliga kroppen bokstavligen glimmar”, enligt forskarnas beskrivning. Ljuset är som nämnt omkring tusen gånger svagare än syntröskeln för våra ögon, så det är osynligt för oss, men kameran kunde detektera det. I falskfärg-bilder framträder en svag utstrålning över hela kroppen, med tendens till något högre intensitet kring ansikte och nacke (möjligen p.g.a. högre ämnesomsättning där). Emissionen varierar över dygnet – studien fann en tydlig dygnsrytm där ljusstyrkan är lägst på morgonen och ökar mot sen eftermiddag för att sedan avta igen. Exempelvis uppmättes emissionen från kinden till ca 3000 fotoner/s·cm² vid kl. 16, ungefär dubbelt så mycket som vid kl. 10 på morgonen. Dessa rytmiska förändringar antas hänga samman med dygnsvariationen i metabolismen och hormonella cykler.
Bild: Visualisering av ultrasvag fotonemission från en människa. Panelerna (C–G) visar falskfärgsbilder av en försökspersons “glöd” vid olika tidpunkter under dagen (kl. 10:00, 13:00, 16:00, 19:00, 22:00). Skalan till höger anger fotonintensitet (antal fotoner/s·cm²). Ljusintensiteten ökar märkbart fram till sen eftermiddag för att sedan minska, vilket åskådliggör den dygnsrytm i emissionen som kopplats till ämnesomsättningen.
Flera oberoende mätningar bekräftar att människor har en mätbar men minimal fotonemission från huden. Man har till exempel kunnat mäta svagt ljus från pannans hud, händerna och armarna med fotomultiplikator-rör och känsliga kameror. Förutom att bara påvisa ljuset har forskare börjat undersöka hur nivåerna varierar med hälsotillstånd. En systematisk genomgång av studier rapporterar att ultrasvag fotonemission från människokroppen kan öka vid vissa sjukdomstillstånd – t.ex. har blodprov från patienter med diabetes, cancer eller höga blodfettshalter uppvisat högre ljusemission än blod från friska kontrollpersoner. Detta beror troligen på att sådana sjukdomar medför ökad oxidativ stress och fler fria radikaler, vilket i sin tur ger mer kemiluminiscens. Således är fenomenet inte bara en kuriositet; det återspeglar biokemiska processer i kroppen och kan potentiellt relatera till hälsa och sjukdom.
Praktiska tillämpningar
Insikten att levande vävnad sänder ut en svag men mätbar luminescens har lett till förslag på olika praktiska tillämpningar:
- Medicinsk diagnostik och hälsoövervakning: Eftersom intensiteten på UPE tycks korrelera med oxidativ stress och metabolisk aktivitet, kan mätning av denna ljusemission fungera som en icke-invasiv indikator på hälsotillstånd. Studier har som nämnt funnit skillnader mellan friska och sjuka avseende fotonemission i blod och vävnader. Forskare har även demonstrerat att UPE ökar vid inflammation och skador. Till exempel kan huden på en människa som utsatts för UV-strålning eller annat stressmoment avge mer fotoner, vilket kan användas för att kvantifiera oxidativ skada. Denna princip har lett till idéer om luminescens-baserad diagnostik: man skulle kunna mäta en patients fotonemission för att upptäcka tidiga tecken på sjukdom eller följa effekten av behandling. I en djurmodell av Alzheimers sjukdom har man faktiskt observerat att ljusemissionen från hjärnvävnaden ökade i takt med sjukdomens progression och oxidativ stress, och minskade igen när djuret behandlades med antioxidativ medicin. Sådana resultat indikerar att UPE skulle kunna utnyttjas för att spåra neurologiska sjukdomar eller andra patologier kopplade till fria radikaler.
- Övervakning av liv och vävnadsviabilitet: Den kraftiga skillnaden mellan levande och död vävnad i fotonemission öppnar för användning inom t.ex. transplantation eller intensivvård. Principiellt skulle en sensor baserad på UPE kunna hjälpa till att avgöra om vävnad fortfarande är levande och aktiv. Forskare har talat om “label-free imaging of vitality”, det vill säga att utan kontrastmedel direkt kunna avbilda om ett organ eller en organism har fungerande metabolism. I praktiken används idag enklare metoder (puls, EEG, etc.) för att avgöra livstecken, men UPE-mätning kan vara av intresse i forskningssammanhang där man vill följa cellers vitalitet kontinuerligt och icke-förstörande. Till och med i reproduktionsmedicin undersöks om embryon avger olika mycket ultrasvagt ljus beroende på utvecklingspotential – en metod som skulle kunna bidra till att välja ut de friskaste embryona vid IVF-behandling. Detta är dock ännu på experimentstadiet.
- Studier av stress och skador i biologiska system: Inom växtbiologi har UPE-avbildning redan använts för att upptäcka stressreaktioner. En studie visade t.ex. att om man skadar en växt (eller höjer dess temperatur) så ökar den ultrasvaga fotonemissionen markant, vilket ger ett mått på stressnivån i vävnaden. Sådana applikationer skulle kunna få betydelse inom jordbruket för att tidigt upptäcka växtstress, eller inom livsmedelsindustrin för att kontrollera färskhet och kvalitet (färska produkter “lyser” mer än döende/förstörd vävnad). Även inom miljö- och toxikologiska studier kan UPE fungera som en känslig sensor för cellernas tillstånd.
Det är värt att notera att tekniken för att mäta UPE fortfarande är krävande. Man behöver mörkerförhållanden och extremt känsliga detektorer eftersom signalerna är så svaga. Men instrumenteringen blir allt bättre – moderna fotonräknande kameror kan ha över 90% kvantverkningsgrad och väldigt låg brusnivå. Med fortsatt utveckling kan UPE-baserade metoder bli mer praktiskt användbara framöver. Redan nu ser man potentialen i forskningsmiljö, där ultrasvag fotonemission används som ett unikt fönster in i cellernas aktivitet utan att störa dem med färgämnen eller radioaktiva spårämnen.
Kopplingar till medvetande, “själ” och livets gräns
Att levande varelser avger ljus har fascinerat mänskligheten och väckt frågor om detta ljus kan hänga samman med livets essens, medvetandet eller till och med själen. Den etablerade vetenskapliga uppfattningen är dock att UPE helt och hållet härrör från fysikaliska/kemiska processer – alltså metabolismens maskineri – och inte i sig utgör någon mystisk “livsenergi”. När en organism dör upphör ljusutsändningen därför av samma skäl som hjärtslag och andning upphör: cellernas kemi stannar av. Det finns inga vetenskapliga bevis för att den ultrasvaga fotonemissionen bär på information om medvetandet eller att den skulle vara bärare av en själ som lämnar kroppen. Ljuset är snarare en indikator på pågående biokemiska reaktioner.
Däremot har några forskare spekulerat i om biophotoner kan spela någon roll i hur kroppen kommunicerar eller upplever tillstånd. Till exempel har en hypotes lagts fram för att förklara de “ljusvisioner” som människor ibland upplever nära döden (Near Death Experiences, NDE). Enligt denna idé kan det extrema stresspåslaget och syretillförseln som sker vid återupplivning skapa en okontrollerad överproduktion av fria radikaler i hjärnan, vilket i sin tur ger en tillfällig ökning av bioluminiscens i neuronens visuella områden. Om denna inre ljusblixt är tillräckligt stark kan hjärnan tolka det som ett starkt ljussken, liknande en yttre synupplevelse. Så skulle den “tunnel av ljus” som rapporteras vid NDE potentiellt kunna förklaras av kroppens eget svaga ljus som flammar upp i dödsögonblicket. Detta är dock fortfarande en teori, och även förespråkarna betonar att den inte ger något definitivt svar på frågor om självmedvetande eller själens natur.
Andra spekulationer rör om biologiskt ljus kan vara involverat i själva hjärnans informationsbehandling. Några teoretiska neurofysiologer har föreslagit att biophotoner skulle kunna fungera som signalbärare i nervsystemet – exempelvis att mikrotubuli (inuti neuronerna) kan generera och reagera på fotoner, och därigenom bidra till hjärnans funktion på en kvantfysikalisk nivå. Dessa idéer är kopplade till försök att förklara medvetandet genom kvantprocesser i hjärnan (såsom den omdebatterade Orch-OR-teorin av Penrose och Hameroff). Hittills saknas dock experimentella belägg för att fotoner verkligen används som signaler mellan hjärnceller i någon biologiskt betydelsefull utsträckning. Sådana hypoteser om biophotoner och medvetande får betraktas som spekulativa och befinner sig i forskningens frontlinje.
Sammanfattningsvis antyder den etablerade forskningen att ultrasvaga fotonemissioner är en naturlig följd av det biokemiska maskineriet i levande celler. Det faktum att ljuset slocknar när livet upphör är fascinerande, men kan förklaras helt av att de kemiska reaktioner som drev emissionen inte längre pågår. Någon direkt koppling till en “livsande” eller medvetandetillstånd har inte kunnat påvisas vetenskapligt. Däremot fortsätter fenomenet att inspirera både vidare naturvetenskaplig forskning – som utforskar nya diagnostiska metoder och kunskap om cellernas funktion – och filosofiska funderingar kring vad som skiljer liv från död. Den svaga glimrande auran runt levande varelser, om än osynlig för blotta ögat, är därmed både ett biologiskt faktum och en påminnelse om den intrikata kemi som oupphörligt verkar inom oss så länge vi lever.
Referenser
- Salari V., Seshan V., Frankel L., England D., Simon C., Oblak D., et al. Imaging Ultraweak Photon Emission from Living and Dead Mice and from Plants under Stress. J. Phys. Chem. Lett. 2024. DOI:10.1021/acs.jpclett.4c03546. PubMed PMID:40272092
- Tsuchida K., Iwasa T., Kobayashi M. Imaging of ultraweak photon emission for evaluating the oxidative stress of human skin. J. Photochem. Photobiol. B 2019;198:111562. doi:10.1016/j.jphotobiol.2019.111562. PubMed PMID:31349151
- Pospíšil P., Prasad A., Rác M. Role of reactive oxygen species in ultra-weak photon emission in biological systems. J. Photochem. Photobiol. B Biol. 2014;139:11–23. doi:10.1016/j.jphotobiol.2014.02.008
- Pospíšil P., Prasad A., Rác M. Mechanism of the formation of electronically excited species by oxidative metabolic processes: role of reactive oxygen species. Biomolecules 2019;9(7):258. doi:10.3390/biom9070258
- Sefati N., Esmaeilpour T., Salari V., Zarifkar A., Dehghani F., Ghaffari M.K., et al. Monitoring Alzheimer’s disease via ultraweak photon emission. iScience 2023;27(1):108744. doi:10.1016/j.isci.2023.108744. PubMed PMID:38235338
- Rahnama M., Tuszynski J.A., Bókkon I., Cifra M., Sardar P., Salari V. Emission of mitochondrial biophotons and their effect on electrical activity of membrane via microtubules. J. Integr. Neurosci. 2011;10(1):65–88. doi:10.1142/S0219635211002622. PubMed PMID:21425483
- Bókkon I., Mallick B.N., Tuszynski J.A. Near death experiences: a multidisciplinary hypothesis. Front. Hum. Neurosci. 2013;7:533. doi:10.3389/fnhum.2013.00533. PubMed PMID:24062655
- Mould R.R., Mackenzie A.M., Kalampouka I., et al. Ultra weak photon emission—a brief review. Front. Physiol. 2024;15:1348915. doi:10.3389/fphys.2024.1348915 (Frontiers)
