Kann man das Licht lebender Zellen wirklich messen?

Ja – aber dafür braucht man sehr empfindliche Technik

Es klingt zunächst fast unglaublich:

Lebende Systeme geben Licht ab.

Nicht wie eine Glühbirne. Nicht wie eine Kerze. Und auch nicht wie ein Glühwürmchen.

Die Intensität ist so gering, dass wir sie mit unseren Augen nicht wahrnehmen können.

Und trotzdem lässt sie sich messen.

Ultraschwach bedeutet wirklich ultraschwach

In der Forschung spricht man von ultraschwacher Photonenemission, kurz UPE.

Um solche Photonen zu erfassen, benötigt man hochsensitive Detektoren und sorgfältig kontrollierte Messbedingungen. Moderne Forschung verwendet dafür unter anderem Photomultiplier und sehr empfindliche Kamerasysteme.

Warum dieser Aufwand?

Weil schon normales Umgebungslicht das Signal, nach dem die Forschenden suchen, bei Weitem überstrahlen würde.

Ein Mensch „leuchtet“ – nur sehen wir es nicht

Eine besonders anschauliche Untersuchung stammt aus Japan.

Masaki Kobayashi und seine Kollegen konnten 2009 mit einem hochempfindlichen Kamerasystem die ultraschwache spontane Photonenemission des menschlichen Körpers bildlich erfassen.

Dabei zeigte sich sogar ein Tagesrhythmus: Die gemessene Intensität veränderte sich im Laufe des Tages. Die Autoren brachten diese Veränderungen mit Schwankungen des Energiestoffwechsels in Verbindung.

Das ist faszinierend.

Aber auch hier lohnt sich wissenschaftliche Genauigkeit.

Was eine Messung sagt – und was nicht

Wenn ein Detektor Photonen misst, ist zunächst genau das festgestellt:

Es wurden Photonen registriert.

Welche biologische Bedeutung ihre Menge, ihr Spektrum oder ihre zeitlichen Veränderungen haben, ist eine weitergehende Forschungsfrage.

UPE wird unter anderem mit oxidativen Stoffwechselprozessen und reaktiven Sauerstoffspezies in Verbindung gebracht. Forscher untersuchen deshalb, ob solche Messungen eines Tages zusätzliche Informationen über biologische Zustände liefern könnten.

Vom Unsichtbaren zum Messbaren

Das Beispiel zeigt etwas Grundsätzliches über Wissenschaft.

Unsere Sinne bestimmen nicht die Grenzen dessen, was existiert.

Wir hören keinen Ultraschall.

Wir sehen keine Röntgenstrahlung.

Und wir sehen auch die ultraschwache Photonenemission unseres Körpers nicht.

Messgeräte erweitern unsere Wahrnehmung.

Und die spannendste Frage kommt danach

Dass wir dieses Licht messen können, ist inzwischen gut belegt.

Was wir daraus eines Tages alles lernen können, ist dagegen noch offen.

Und vielleicht ist genau das der spannendste Teil:

Manchmal beginnt Forschung nicht mit einer Antwort, sondern mit einem Signal, das vorher niemand sehen konnte.