Biofotón

Los biofotones pueden detectarse con fotomultiplicadores o mediante una cámara CCD de ruido ultrabajo para producir una imagen, utilizando un tiempo de exposición típico de 15 minutos para materiales vegetales. ^{[ 10 ] [ 4 ]} Se han utilizado tubos fotomultiplicadores para medir las emisiones de biofotones de huevos de peces, ^{[ 11 ]} y algunas aplicaciones han medido biofotones de animales y humanos. ^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]} También se han utilizado CCD de multiplicación de electrones (EM-CCD) optimizados para la detección de luz ultradébil ^{[ 15 ]} para detectar la bioluminiscencia producida por células de levadura al inicio de su crecimiento. ^{[ 16 ]}

La emitancia radiante típica observada de los tejidos biológicos en las frecuencias visible y ultravioleta oscila entre 10 ⁻¹⁷ y 10 ⁻²³ W/cm ² con un recuento de fotones de unos pocos a casi 1000 fotones por cm ² por segundo en el rango de 200  nm a 800  nm. ^{[ 1 ]}

La fotoencefalografía es una técnica emergente que se utiliza para rastrear emisiones de biofotones ultradébiles, en particular las que se originan en el cerebro humano. Al detectar estas débiles señales de luz, proporciona un método no invasivo para estudiar la actividad neuronal. ^{[ 17 ]}

La obtención de imágenes de biofotones de las hojas se ha utilizado como método para evaluar las respuestas de los genes R. ^{[ 10 ]} Estos genes y sus proteínas asociadas son responsables del reconocimiento de patógenos y la activación de redes de señalización de defensa que conducen a la respuesta hipersensible , ^{[ 22 ]} que es uno de los mecanismos de resistencia de las plantas a la infección por patógenos. Implica la generación de especies reactivas de oxígeno (ROS), que desempeñan funciones cruciales en la transducción de señales o como agentes tóxicos que conducen a la muerte celular. ^{[ 23 ]}

También se han observado biofotones en las raíces de plantas estresadas. En células sanas, la concentración de especies reactivas de oxígeno (ROS) se minimiza mediante un sistema de antioxidantes biológicos. Sin embargo, el choque térmico y otros tipos de estrés alteran el equilibrio entre el estrés oxidativo y la actividad antioxidante; por ejemplo, el rápido aumento de la temperatura induce la emisión de biofotones por parte de las ROS. ^{[ 24 ]}

En la década de 1920, el embriólogo ruso Alexander Gurwitsch informó sobre emisiones de fotones "ultradébiles" provenientes de tejidos vivos en el rango ultravioleta del espectro. Las denominó "rayos mitogenéticos" porque sus experimentos lo convencieron de que tenían un efecto estimulante sobre la división celular . ^{[ 25 ]}

En la década de 1970, Fritz-Albert Popp y su grupo de investigación en la Universidad de Marburgo ( Alemania ) demostraron que la distribución espectral de la emisión abarcaba un amplio rango de longitudes de onda, desde 200 hasta 750  nm. ^{[ 26 ]} El trabajo de Popp sobre las propiedades estadísticas de la emisión de biofotones, concretamente sus afirmaciones sobre su coherencia, fue criticado por falta de rigor científico. ^{[ 2 ]}

Un mecanismo de biofotones se centra en células dañadas que presentan altos niveles de estrés oxidativo , el cual es una fuente de luz y puede considerarse una "señal de alarma" o un proceso químico de fondo; sin embargo, este mecanismo aún no se ha demostrado. La dificultad de discernir los efectos de los supuestos biofotones entre las numerosas interacciones químicas entre las células dificulta la formulación de una hipótesis comprobable. Un artículo de revisión de 2010 analiza diversas teorías publicadas sobre este tipo de señalización. ^{[ 27 ]}

La hipótesis de la comunicación celular mediante biofotones fue muy criticada por no explicar cómo las células podían detectar señales fotónicas varios órdenes de magnitud más débiles que la iluminación natural de fondo. ^{[ 28 ]}