Algunas criaturas vivas podrían emitir una luz tenue que desaparece cuando mueren.
Esta conclusión, respaldada por un experimento de la Universidad de Calgary y el Consejo Nacional de Investigación de Canadá, revela que la llamada emisión ultradébil de fotones (UPE) está estrechamente vinculada a la vitalidad de los organismos.
El estudio se publicó en la revista The Journal of Physical Chemistry Letters. Los investigadores utilizaron cámaras especializadas para captar la UPE en ratones y hojas de plantas.
A diferencia de la bioluminiscencia visible en luciérnagas, la UPE consiste en una luz de intensidad tan baja que resulta invisible para el ojo humano.
Además, se distingue de la llamada radiación de cuerpo negro, que depende de la temperatura corporal.
Cómo hicieron el experimento
Para aislar a la emisión ultradébil de fotones de otras fuentes de luz, el equipo diseñó recintos ultraoscuros que bloqueaban cualquier interferencia ambiental.
Utilizaron un dispositivo de carga acoplada multiplicador de electrones (EMCCD, por sus siglas en inglés) para registrar la emisión en plantas y un dispositivo de carga acoplada (CCD, por sus siglas en inglés) para comparar la UPE en ratones vivos y muertos.
En el experimento, cuatro ratones inmovilizados fueron colocados individualmente en una caja oscura y fotografiados durante una hora.
Luego de que los animales murieran, los investigadores repitieron la medición durante otra hora. Mantuvieron la temperatura corporal constante en 37 grados para descartar el calor como variable.
Los resultados mostraron que los ratones vivos emitían fotones en el rango visible, mientras que los recién fallecidos, pese a conservar la misma temperatura, no presentaban emisiones robustas.
La diferencia en la cantidad de fotones fue clara, con una caída significativa de la UPE tras la muerte.
Cómo investigaron a las plantas
El equipo de científicos también observó el mismo fenómeno en hojas de Arabidopsis thaliana y Heptapleurum arboricola.
Al someter las plantas a lesiones físicas y agentes químicos, detectaron un aumento notable de la UPE en las zonas dañadas.
“Nuestros resultados muestran que las partes lesionadas de todas las hojas eran significativamente más brillantes que las no lesionadas durante las 16 horas de imágenes”, reportaron los autores.
La base de este fenómeno radica en la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS), moléculas altamente reactivas generadas como subproducto de las reacciones químicas esenciales para la vida.
Estas ROS actúan como señales celulares ante el estrés, pero en exceso pueden provocar daño oxidativo. Se superan las defensas antioxidantes y se desencadenan procesos de excitación y transferencia electrónica que culminan en la emisión de fotones.
Cuáles son las implicancias de los resultados
El estudio de la UPE tiene importancia fundamental para la investigación básica, ya que permite obtener información no sobre los procesos bioquímicos y metabólicos de los organismos vivos, explicó el físico Vahid Salari y su equipo en el artículo.
La UPE ha sido detectada en una amplia variedad de formas de vida, desde organismos unicelulares hasta plantas, animales y seres humanos.
A diferencia de la quimioluminiscencia evidente, la UPE abarca longitudes de onda de 200 a 1.000 nanómetros y se ha registrado en tejidos tan diversos como el corazón de vaca o colonias bacterianas.
El principal candidato para el origen de esta radiación es la acción de las ROS cuando las células enfrentan estrés por calor, toxinas, patógenos o falta de nutrientes.
Por ejemplo, la presencia de suficiente peróxido de hidrógeno puede inducir transformaciones en grasas y proteínas, elevando electrones a estados energéticos que, al regresar a su nivel original, liberan fotones.
El experimento también demostró que la UPE en plantas aumentaba tanto con la temperatura como con las lesiones, aunque el tratamiento químico podía mitigar este efecto.
La imagen de las hojas de Heptapleurum arboricola mostró emisiones de UPE claramente diferenciadas entre las zonas lesionadas y las intactas.
Los investigadores concluyeron que “la obtención de imágenes de UPE ofrece la posibilidad de un diagnóstico no invasivo y sin marcadores de la vitalidad en animales y de las respuestas de las plantas al estrés”.
En el futuro, piensan que la técnica podría usarse para saber si personas, animales o plantas están saludables solo mirando estos débiles destellos que aparecen mientras están vivos.
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