Alexander Gurwitsch tarafından öne sürülen hipotez yaklaşık bir asır sonra modern kuantum fiziğiyle doğrulandı.
Hücrelerin birbiriyle iletişim kurduğu 20. yüzyılın başlarından beri biliniyor. Ancak bu iletişimin temel mekanizmaları tam olarak açıklanamıyordu. Mikroskobik düzeyde ve insan gözüyle görülemeyecek küçüklüklerde gerçekleşen bu iletişimi, somut örneklerle de açıklamak mümkün.
Örneğin zamanla filizlenen bir kuru soğanı, diğer kuru soğanlarla yan yana koyduğunuzda, diğer soğanların da filizlendiğini yemek yapan herkes bilir. Soğanın filizlenmesi ve etrafındakileri de etkilemesi elbette açıklanabilir. Ancak bunu bir iletişim biçimi örneği olarak kabul edersek, soğan örneği, çok daha karmaşık süreçleri anlamada yardımcı olabilir.
Yaklaşık bir asır önce Alexander Gurwitsch, canlı hücrelerin metabolik süreçlerinde son derece düşük yoğunlukta bir radyasyon yaydığını keşfetti. Bu keşif, proliferatif (çoğalan) hücrelerden yayılan enerjiyle yakındaki diğer hücrelerin bölünme hızını artırabileceğini gösteriyordu.
Ancak, ultra zayıf foton emisyonlarının (UPE) mitogenezi (hücre bölünmesini artıran süreç) artırabileceği iddiası, bilimsel çevrelerde hala tartışmalı bir konu. Yeni bir araştırma, bu fenomeni açıklamak için açık kuantum sistemleri teorisini kullanarak bu tartışmalara ışık tutmayı amaçlıyor. Nathan S. Babcock’ın yürüttüğü çalışma, Aralık 2024’te Computational and Structural Biotechnology Journal’da yayınlandı.
Gurwitsch, 1920’lerde yaptığı deneylerde “mitogenetik radyasyon” olarak adlandırdığı bu olgunun, elektromanyetik dalgalar yoluyla kimyasal olmayan bir etkiyle hücre bölünmesini tetiklediğini öne sürdü. Soğan kökü hücreleri üzerinde yaptığı deneylerde, bir soğanın kök ucunun diğer bir soğanın kök hücrelerinin bölünmesini artırdığını gözlemledi. Gurwitsch, bu etkinin 190-250 nm arasındaki ultraviyole (UV) ışık yayılımına bağlı olduğunu belirtti.
Ultra zayıf foton emisyonları (UPE), canlı hücrelerden yayılan ve gözle görülmeyecek kadar düşük yoğunlukta olan ışık parçacıkları olarak tanımlanıyor. Bu fenomen de ilk olarak Alexander Gurwitsch tarafından keşfedildi ve “mitogenetik radyasyon” olarak adlandırıldı.
On yıllarca süren araştırmalar, hem bitkilerde hem de hayvan hücrelerinde benzer etkileri doğruladı. Özellikle UV UPE’nin hücre metabolizmasını (hücrelerin enerji üretimi ve işlevlerini yerine getirmesi) tetiklediği ve hücre bölünmesini artırdığı önermeleri, biyolojik detektörlerle yapılan deneylerle desteklendi. Ancak, bu etkilerin altında yatan mekanizmalar büyük ölçüde belirsizliğini korudu.
Kuantum rezonans ve hücrelerin iletişimi
Açık kuantum sistemleri teorisi, biyolojik sistemlerin karmaşıklığını ve çevresel etkileşimlerini dikkate alan bir yaklaşım olarak öne çıkıyor. Bu teori, hücrelerin yaydığı düşük yoğunluklu ışık sinyallerinin, çevresel faktörlerle etkileşime girerek nasıl algılanıp amplifiye edilebileceğini açıklıyor. Babcock’ın çalışmasında, Gurwitsch’ün mitogenetik radyasyon gözlemlerini modern kuantum teorisiyle bağdaştırmak için Fano ve Feshbach tarafından geliştirilen rezonans modelleri kullanıldı.
Fano rezonansı, kuantum mekaniksel sistemlerde, bir devamlı enerji durumunun bir diskret (ayrık) enerji seviyesiyle etkileşiminden doğan keskin enerji rezonanslarını açıklıyor. Bu model, sistemin enerji düzeylerinde aniden yükselen ve düşen özellikleriyle, çevresel etkilerin bir sistemi nasıl değiştirdiğini anlamak için kullanılıyor.
Feshbach rezonansı ise, moleküllerin veya parçacıkların bir dış alan (örneğin manyetik alan) etkisiyle farklı enerji seviyelerine geçişini ve bu geçişlerin nasıl kontrol edilebileceğini inceleyen bir teori. Her iki model de, biyolojik sistemlerdeki düşük yoğunluklu fotonların, hücresel ortamda belirli moleküller veya yapılarla nasıl etkileşime girip enerji transferine yol açabileceğini anlamada kritik rol oynuyor.
Araştırmalar, biyolojik moleküllerin ikinci dereceden optik doğrusal olmayan tepkilere sahip olduğunu göstermişti. Kolajen (bağ dokularında bulunan bir protein), miyozin (kasların kasılmasında görev alan bir protein) ve tübülin (hücre iskeletini oluşturan bir protein) gibi biyolojik yapılar, foton frekanslarını iki katına çıkarabilen özellikler sergiliyor. Gurwitsch, bu tür foton çiftleşme mekanizmalarının mitogenetik radyasyona katkıda bulunabileceğini öne sürmüştü.
Yeni araştırma, Gurwitsch’ün hipotezini doğrulamak için modern kuantum teorisinin araçlarını ve yöntemlerini kullandı. Araştırmacılar, ultra zayıf ultraviyole foton emisyonlarının (UPE) hücreler arası iletişim ve mitogenetik etkileri tetikleyebileceğini deneysel olarak doğruladı. Özellikle açık kuantum sistemleri teorisi, bu fenomenin nasıl çalıştığını anlamak için temel bir çerçeve sundu. Bu teori, hücrelerin karmaşık ve “gürültülü” ortamlarında bile düşük yoğunluklu fotonların algılanıp amplifiye edilebileceğini gösteriyor.
Araştırmacılar, hücrelerden yayılan düşük yoğunluklu UV ışığın, alıcı hücrelerdeki biyokimyasal reaksiyonları tetiklediğini ve bunun da hücre bölünmesini hızlandırdığını buldular. Ayrıca Fano ve Feshbach’ın rezonans modelleri, bu fotonik etkinin çevresel faktörlerle nasıl etkileşime geçtiğini açıklamada kullanıldı. Böylece, Gurwitsch’ün bir asır önce öne sürdüğü hipotez, modern kuantum fiziği ve biyolojinin birleşimiyle yeniden doğrulanmış oldu.
