Es una liberación espontánea de luz de intensidad extremadamente baja que es invisible para el ojo humano
La luz en la vida de alguien podría no ser simplemente otra persona, sino la luz en sentido literal. Según un reciente estudio realizado por investigadores de la Universidad de Calgary, todo sistema vivo emite luz sin necesidad de excitación externa gracias a un fenómeno biológico conocido como emisión ultradébil de fotones (UPE).
En ratones, la UPE se relacionó con la vitalidad, ya que los ratones vivos emitieron una intensidad de UPE significativamente mayor en comparación con los ratones recientemente fallecidos. Sin embargo, en plantas, la UPE varió en función de la exposición a factores de estrés como cambios de temperatura, lesiones y tratamientos químicos.
Los organismos vivos son compactos laboratorios bioquímicos donde complejas reacciones químicas mantienen el sistema en funcionamiento. El metabolismo celular, una serie de reacciones químicas que impulsan los procesos que sustentan la vida, produce un grupo de moléculas altamente reactivas que contienen oxígeno y que se producen como un subproducto natural llamado especies reactivas de oxígeno o ROS.
Los estudios sugieren que las ROS desempeñan un papel fundamental en la UPE. Cuando los organismos se ven sometidos a estrés, activan vías bioquímicas que generan ROS, las cuales actúan como moléculas de señalización en la respuesta celular al estrés. Sin embargo, la producción excesiva de ROS puede provocar estrés oxidativo, desbordando las defensas antioxidantes de la célula. Este estrés oxidativo puede inducir procesos de excitación y transferencia de electrones, lo que finalmente resulta en UPE.
Imagen: Efecto de la temperatura en la intensidad de la UPE en plantas. Crédito: The Journal of Physical Chemistry Letters (2025). DOI: 10.1021/acs.jpclett.4c03546
A diferencia de la bioluminiscencia, que produce luz de alta intensidad visible a simple vista (como medusas brillantes o incluso peces barril), la UPE, también conocida como emisión de biofotones, es una liberación espontánea de luz de intensidad extremadamente baja que es invisible para el ojo humano y se encuentra dentro del rango espectral de 200 a 1.000 nm. Esta tenue luz se ha detectado en una amplia gama de formas de vida: desde organismos unicelulares y bacterias hasta plantas, animales e incluso humanos.
A pesar de su amplia observación, se desconoce el impacto de la mortalidad y los factores de estrés en la UPE. Además, la capacidad de monitorizar la UPE en respuesta a factores de estrés y lesiones podría ser una herramienta poderosa y no invasiva para el diagnóstico y la investigación médica.
Los investigadores utilizaron avanzadas técnicas de imágenes para explorar la importancia biológica de la UPE comparando directamente las emisiones de animales vivos y muertos, al tiempo que visualizaban sistemáticamente los efectos de la temperatura, las lesiones y los tratamientos químicos sobre la UPE en las plantas.
Imagen: Cámaras EMCCD y CCD de alta sensibilidad para la obtención de imágenes de UPE en entornos oscuros y controlados. Crédito: The Journal of Physical Chemistry Letters (2025). DOI: 10.1021/acs.jpclett.4c03546
Para llevar a cabo los experimentos, los investigadores diseñaron recintos ultraoscuros para eliminar la interferencia de la luz ambiental. Posteriormente, utilizaron una cámara EMCCD (Dispositivo Multiplicador de Electrones con Carga Acoplada) para obtener imágenes de plantas y una cámara CCD (Dispositivo Multiplicador de Electrones con Carga Acoplada) con sistema IVIS para obtener imágenes de los cambios en la UPE en ratones.
Los resultados revelaron que a pesar de que ambos grupos tenían la misma temperatura corporal de 37°C, los ratones vivos mostraron emisiones robustas, mientras que la UPE de los ratones sacrificados casi se extinguió. En las plantas, el aumento de temperatura y las lesiones provocaron un aumento en la intensidad de la UPE. Las zonas lesionadas fueron consistentemente más brillantes que las no lesionadas; se observó un cambio en las primeras al recibir tratamiento químico.
Este estudio establece que la UPE puede actuar como un indicador sensible de la vitalidad en animales y de las respuestas al estrés en plantas. Los investigadores sugieren que estos hallazgos podrían impulsar la aplicación de la imagenología UPE como técnica no invasiva tanto para la investigación biológica básica como para el diagnóstico clínico.
Los hallazgos se informan en The Journal of Physical Chemistry Letters: Imaging Ultraweak Photon Emission from Living and Dead Mice and from Plants under Stress
