科学网—弱光生物学
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2026-8-6 08:21
| 系统分类: 海外观察
生物弱光生物学意义
2025年，量子物理学家丹尼尔·奥布拉克及其团队发布了一组小鼠影像，轰动全球各大媒体头条。研究人员将四只麻醉后的小鼠置于黑暗密闭舱内，对准舱内架设高灵敏度相机。相机捕捉到小鼠皮肤持续释放光子流：这种光信号极其微弱，人眼无法分辨，但在成像照片里显现出朦胧的小鼠轮廓光晕¹。
实验结束后研究人员对小鼠实施安乐死，团队事后顺带将死亡小鼠放回舱内再次拍摄。这一次，光晕彻底消失，仅残存零星光点，小鼠轮廓几乎完全融入背景噪声。任职于加拿大卡尔加里大学的奥布拉克表示，看到这组对比照片是一个标志性时刻，仿佛直接拍下了 “生命本身”。
配图说明：活鼠与死鼠合成对比图，活鼠周身红黄光亮显著，死鼠仅有极淡红光；高灵敏度相机捕捉活鼠（左）、死鼠（右）的生物光子。
这项研究迅速全网刷屏。大量消息涌向研究团队：有人自称疗愈师，声称双手会发光；也有目击者发来发光树木的见闻；全球媒体纷纷刊发标题，追问人体气场是否真实存在。但奥布拉克着重强调，他拍到的光子和这类民间说法几乎毫无关联，核心原因是这种释放光极其微弱，肉眼完全不可见。在他看来，这项研究标志着一个长期饱受误解的领域终于走向成熟：跨整个生命界、活细胞产生的生物光子研究。
早在奥布拉克团队拍出震撼影像之前，学界就已证实生物光子（又称超弱光子辐射）真实存在。这类光源自细胞内部，主要在线粒体代谢过程中生成。奥布拉克和其他科研人员希望，生物光子能成为疾病、健康状态的微弱检测标志物。如果现有线索得到证实 ——细胞自身也会感知光子，人类对生命运作机制的认知将迎来拓展。布拉格捷克科学院生物电磁动力学专家米哈尔·齐夫拉表示：“若能证实细胞依靠光完成信息交流，将是划时代的发现。”
伦敦大学学院线粒体生物化学家尼克 ·莱恩评价：“这个领域一直处在主流认可的边缘，但这不代表它的结论是错的。”
百年研究历程
细胞可通过极微弱光线互通信息的猜想，最早由俄罗斯生物学家亚历山大 ·古尔维奇在20世纪20年代提出²。他以洋葱根尖开展实验，发现生长中的根尖可诱导邻近根尖发生细胞分裂；若两块根尖之间放置不透明玻璃、普通玻璃，该效应消失；换成可透过紫外线的石英隔板，效应则依然存在。古尔维奇由此得出结论：植物根尖细胞会释放、感知紫外光子。齐夫拉介绍，此后学界掀起一波相关研究热潮，但该实验很难重复，“人们逐渐失去兴趣，将其归为伪科学”。
20世纪50年代，光电倍增管问世——这种设备可将微弱光线转化电信号，灵敏度足以计数单个光子。借助该仪器，研究证实从细菌、植物到哺乳动物，所有生命体系都会释放光子³。其亮度低于人暗适应视觉阈值，仅每平方厘米每秒几十至数百个光子，波长覆盖紫外到近红外的可见光区间²。该现象和两类光有本质区别：一是所有物体（无论有无生命）随温度产生的热辐射；二是萤火虫、水母这类生物发出的高强度生物荧光。
即便有实验佐证，该领域依旧难以摆脱伪科学的标签。 20世纪70年代至21世纪初，德国生物物理学家弗里茨-阿尔伯特·波普主导一系列研究，提出极具争议的观点：生物光子（该名词由他创造）并非随机释放，而是类似激光的有序光束，由遍布生命体、相干量子电磁场调控。加之波普及其支持者宣称生物光子可解释顺势疗法、针灸等疗法的作用机制，大量主流学者选择回避该研究方向。
齐夫表示，目前没有证据支持这种量子相干性，也很难设想生物体系中如何产生这类效应。但这不代表生物光子不值得研究。他和奥布拉克一样认为，随着探测器灵敏度提升、实验方案趋于严谨，该领域会逐步获得学界认可： “如今相关技术、研究体系，以及部分科研人员的科研思维都已经成熟。”
光与健康
卡尔加里大学理论量子物理学家克里斯托夫 ·西蒙是奥布拉克的同事，他表示，这项活鼠与死鼠对照实验直观展现了光子和生命的紧密关联，“这是第一次能直观并列对比二者差异”。学界的长远愿景是：借助生物光子观测细胞健康状态。
生物光子产生于有氧代谢：细胞利用氧气分解营养、获取能量，该过程主要发生在线粒体 ³。代谢反应中氧气生成瞬时活性氧（ROS），中间产物形成电子激发态分子；这类分子回落至稳定状态时，会以光子形式释放能量。例如高能单重氧衰变时释放红光光子，激发态羰基（C=O）则辐射蓝绿光。
活性氧是正常代谢产物，同时也是细胞应对感染、损伤等应激的信号分子。大量针对阿米巴、人体手掌等不同生命体的实验均表明，机体遭遇应激时，光子释放量会骤然爆发 ²。奥布拉克与西蒙尚未公开发表一组叶片实验：在鹅掌柴叶片上制造微小创口，创口处立刻出现光子激增，发光区域随后向外扩散成环状。奥布拉克认为，仪器实时捕捉到了植物损伤应激的动态过程，团队还观测到辐射光波长同步发生变化。“单纯生长代谢、创伤应激对应的光子信号特征完全不同。”
配图说明：两片带四道切口叶片的合成影像，第 0天光仅集中在创口，第1–3天发光环不断扩大；鹅掌柴叶片创口生物光子随时间变化。
齐夫对此十分感兴趣： “仅仅观测光信号，就有望判断生命体活力、代谢水平、氧化应激程度。”他指出癌症、心血管疾病、神经退行性病变均伴随氧化应激升高，生物光子成像或能实现疾病早期筛查，“前景十分可观。”
多个研究团队已探索生物光子能否作为癌症早期信号。今年早些时候，意大利国家核物理研究所（弗拉斯卡蒂）光子学研究员毛里齐奥 ·本法托团队观测脑细胞，发现健康星形胶质细胞与恶性胶质母细胞的光子辐射模式存在明显差异⁵。加拿大威尔弗里德·劳里埃大学生物物理学家尼罗莎·穆鲁根团队在小鼠、人体细胞系中证实，健康皮肤细胞与黑色素瘤细胞的光子释放特征同样区分明显⁶。目前她正在招募受试者，尝试无需皮肤活检，仅通过光子计数区分良性痣与黑色素瘤。
观测生物光子未必需要顶尖精密设备，依研究目标不同，仪器门槛有高有低。奥布拉克团队使用冷却至近零下 100摄氏度的高灵敏度CCD相机拍摄小鼠细节影像；穆鲁根仅采用简易光电倍增管，受试者全身避光隔离后，对准皮肤采集光子总量即可。
配图说明：实验室中四名研究人员，从左至右：丹尼尔 ·奥布拉克、维什努·塞尚、瓦希德·萨拉里、克里斯托夫·西蒙。
多伦多大学医学生物物理学家布莱恩 ·威尔逊表示，癌细胞与正常细胞代谢模式不同，生物光子辐射存在差异并不意外，因此生物光子可作为科研工具，用于筛选药物对细胞的作用效果。但他并不看好临床诊断应用：“信号强度实在太微弱，很难用于临床检测。”
奥布拉克介绍，他们开展小鼠实验的初衷是观测皮下肿瘤的光子信号，但最终影像没有明确区分信号，推测原因是肿瘤周边坏死组织、皮肤会散射光子。
不过该团队另一项大鼠脑组织实验取得了正向结果：健康大鼠海马组织，与化学诱导阿尔茨海默病大鼠的海马组织，生物光子辐射特征存在显著区别 ⁷。该研究尚处于初期阶段，团队提出设想：未来可开发微型光子芯片植入颅骨内侧，监测阿尔茨海默病早期迹象。生物光子技术的其他应用方向还包括种子活力筛查、移植前捐献器官健康检测。西蒙说：“这是一套全新的观测信号体系，我们目前仅仅触及其冰山一角。”
细胞间光通讯？
一系列研究引出核心疑问：正如古尔维奇早年的洋葱实验猜想，生命体是否能感知、响应这些光子信号？生物光子是否是一种未被发现的细胞通讯通路？相较于诊断应用，这个猜想争议极大。
多项实验显示，透明隔板分隔的细胞可相互影响，包括激活白细胞、调控钙信号、改变增殖速率等 ²。齐夫撰写过多篇该领域批判性综述⁸，他表示这类实验重复性差，且研究时常无法排除空气传播化学物质等干扰变量。
但部分实验难以简单归为误差。伦敦威斯敏斯特大学生物学家里斯 ·穆尔德团队将线粒体密封于石英容器：向其中一份容器加入毒素后，相邻容器内线粒体呼吸速率同步下降；癌细胞线粒体的响应比健康线粒体更明显，铝箔不透光隔板可阻断该效应⁹。即便如此，齐夫仍提出疑问：环境背景光远强于生物光子，光信号如何完成有效传递？“我不会完全否定该现象存在的可能性，但如果属实，我们对底层物理机制的认知一定存在重大缺失。”
一种可能性是，有效信息蕴藏在光子整体辐射时序模式，而非单个光子本身。本法托观测发芽小扁豆种子的光子时序变化时，发现了这类高阶特征 ¹⁰。这虽不能直接证明其他植物可感知光子，但提示生物光子能够携带有效信息。本法托推测土壤中不同种子、植株可通过这类光信号互相调控生长、触发萌发。
研究人员同时探索人体细胞是否可感知生物光子。本法托发现星形胶质细胞生物光子存在复杂时序特征，肿瘤细胞该特征减弱 ⁵；这或许只是代谢改变的副产物，并非调控细胞健康、病变的主动信号。但如果光子具备调控功能，相关发现不仅能催生检测手段，还有望开发光疗方案，通过光信号重新校正紊乱的机体调控系统。“或许我们能借助光干预疾病。”
doi: https://doi.org/10.1038/d41586-026-02311-z
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