Οι σύγχρονες λάμπες μάς στέρησαν το κόκκινο φως

Πάρτε έναν φακό — αυτόν του κινητού αρκεί — ανάψτε τον και τοποθετήστε το μαξιλαράκι του δείκτη σας πάνω από τη λάμπα. Βλέπετε τη κόκκινη λάμψη; Μπορεί να νομίζετε ότι έχει να κάνει με το αίμα, αλλά θα κάνατε λάθος. Πρόκειται για φωτόνια κόκκινου φωτός που ανακλώνται μέσα στο δάχτυλό σας, ψάχνοντας πού να καταλήξουν.

Αυτό το απλό πείραμα ανοίγει την πόρτα σε μία από τις πιο σημαντικές και απρόσμενες βιολογικές ανακαλύψεις των τελευταίων ετών. «Το φως είναι θρεπτικό συστατικό», λέει ο Bob Fosbury, ο οποίος ήταν αστροφυσικός στο Ευρωπαϊκό Νότιο Παρατηρητήριο πριν στραφεί στη βιολογία του φωτός. Αυτό είναι προφανές για τα φυτά, που χρησιμοποιούν το φως για να παράγουν υδατάνθρακες. Όμως, όπως φαίνεται, ισχύει και για τα ζώα και τους μύκητες, που αξιοποιούν το φως με τρόπο που μέχρι σήμερα δεν είχε εκτιμηθεί επαρκώς. Όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί — και εμείς ανάμεσά τους — λειτουργούν χάρη στον ήλιο.

Η ηλιακή ακτινοβολία θεωρείται εδώ και καιρό κρίσιμη για τη ζωή στη Γη. Όμως το ότι το φως χρησιμοποιείται επίσης για να κινεί τον μεταβολισμό αρχίζει μόλις τώρα, τρόπον τινά, να έρχεται στο φως. Τα μεγάλα μήκη κύματος, που προέρχονται από το κόκκινο και το υπέρυθρο φως, φαίνονται ιδιαίτερα ωφέλιμα για την παραγωγή ενέργειας και είναι διαθέσιμα από πηγές όπως το ηλιακό φως και οι λαμπτήρες πυράκτωσης.

Οι αλλαγές όμως στον φωτισμό, που σχεδιάστηκαν για εξοικονόμηση ενέργειας, μάς στέρησαν άθελά τους αυτή την κρίσιμη πηγή. Η ειρωνεία είναι ότι τη στιγμή που ανακαλύπτουμε το όφελος του κόκκινου φωτός, στερούμαστε άθελά μας από αυτό.

Μια νέα κατανόηση της κόπωσης δείχνει πώς να ανακτήσετε την ενέργειά σας

Πώς οι σύγχρονες λάμπες μάς στέρησαν το κόκκινο φως

Η ιστορία ξεκινά στις αρχές της δεκαετίας του 2000, με τη μαζική υιοθέτηση δύο τεχνολογιών εξοικονόμησης ενέργειας που σήμερα είναι πανταχού παρούσες. Η πρώτη ήταν οι δίοδοι εκπομπής φωτός (LED), που αντικατέστησαν σε μεγάλο βαθμό τις ενεργοβόρες λάμπες πυράκτωσης. Αν και η αλλαγή αυτή βοήθησε στην εξοικονόμηση ενέργειας, είχε και άλλες απρόβλεπτες συνέπειες. Η δεύτερη ήταν τα τζάμια παραθύρων που φιλτράρουν το υπέρυθρο φως, σχεδιασμένα για να εμποδίζουν τη διαφυγή ή την είσοδο θερμότητας στα κτίρια. Μαζί, περιόρισαν δραστικά το φάσμα φωτός στο οποίο εκτιθέμεθα σε εσωτερικούς χώρους, εκεί όπου οι περισσότεροι άνθρωποι περνούν έως και το 90% του χρόνου τους. «Χάσαμε περίπου το 95% του φάσματος», λέει ο νευροεπιστήμονας Glen Jeffery από το University College London. «Ξαφνικά, χωρίς προειδοποίηση, μπαμ, τα μεγάλα μήκη κύματος εξαφανίζονται. Και αυτό είναι πρόβλημα».

Στη συντριπτική διάρκεια της ανθρώπινης ιστορίας, αυτά τα μεγάλα μήκη κύματος ήταν αναπόφευκτα. Το φως της ημέρας είναι πλούσιο σε ορατό κόκκινο φως, με μήκη κύματος περίπου 650 έως 750 νανόμετρα. Εκπέμπει επίσης τεράστιες και αόρατες για εμάς ποσότητες υπέρυθρης ακτινοβολίας, που φτάνει περίπου έως τα 2500 νανόμετρα.

Όσοι περνούν μεγάλο μέρος της ημέρας έξω εκτίθενται φυσικά σε αυτά τα μεγάλα μήκη κύματος, ακόμη κι αν είναι πλήρως ντυμένοι. Όταν το φως μεγάλου μήκους κύματος πέφτει πάνω στο ανθρώπινο σώμα, διαπερνά τα ρούχα και εισχωρεί βαθιά στους ιστούς. Αντίθετα, το φως μικρού μήκους κύματος, όπως η υπεριώδης ακτινοβολία, απορροφάται από τα ρούχα, γι’ αυτό και το ντύσιμο βοηθά στην προστασία από το ηλιακό έγκαυμα. Το κόκκινο και το υπέρυθρο φως είναι επίσης άφθονα στο φως του φεγγαριού και στη λάμψη μιας φωτιάς. Και ο εσωτερικός φωτισμός παλιότερα ήταν γεμάτος από αυτά τα μήκη κύματος, είτε από το φως του ήλιου που έμπαινε από τα παράθυρα είτε από πηγές όπως οι ανοιχτές φωτιές, τα κεριά και οι λάμπες πετρελαίου και αερίου. Η εφεύρεση του ηλεκτρικού φωτός δεν άλλαξε αυτή την εικόνα, καθώς το φάσμα μιας λάμπας πυράκτωσης μοιάζει πολύ με εκείνο του ήλιου.

Όμως η υιοθέτηση του ενεργειακά αποδοτικού φωτισμού και των σύγχρονων παραθύρων μάς στέρησε τα μεγαλύτερα μήκη του φάσματος. Το γυαλί που φιλτράρει το υπέρυθρο μπλοκάρει προφανώς εκείνο το μέρος του ηλιακού φωτός, ενώ τα LED, παρότι εκπέμπουν πολύ ορατό φως, δεν παράγουν τίποτα πέρα από περίπου τα 750 nm. «Τα LED είναι εντελώς σκοτεινά στο υπέρυθρο», λέει ο Fosbury. Ο Scott Zimmerman, ιδρυτής της εταιρείας φωτισμού Silas Inc. στο Νιου Τζέρσεϊ, που συνεργάζεται με τον Fosbury και τον Jeffery, αποκαλεί το φως των LED «υπερεπεξεργασμένο», σε αναλογία με τα υπερεπεξεργασμένα τρόφιμα. Η συνδυαστική επίδραση του «υπερεπεξεργασμένου» φωτός και του σύγχρονου γυαλιού σημαίνει ότι ο μέσος άνθρωπος σήμερα δέχεται πολύ λιγότερο φως μεγάλου μήκους κύματος απ’ ό,τι οι πρόγονοί του.

Την ίδια στιγμή, καταστάσεις όπως η παχυσαρκία, ο διαβήτης τύπου 2, η άνοια και οι καρκίνοι πρώιμης έναρξης βρίσκονται σε άνοδο. Οι συνήθεις ύποπτοι γι’ αυτό είναι η κακή διατροφή και η έλλειψη άσκησης. Όμως, σύμφωνα με τον Fosbury, τον Jeffery και άλλους, αυτά είναι μόνο ένα κομμάτι του παζλ. Ένας ακόμη λόγος, ίσως ο βασικός, είναι η στέρηση κόκκινου φωτός. «Δεν υπάρχει μία και μόνο αιτία, αλλά όλο και περισσότερο πιστεύω ότι το φως είναι η πιο θεμελιώδης και κυρίαρχη», λέει ο Fosbury. «Και μάλλον είναι και η πιο εύκολη να αντιμετωπιστεί».

Για να καταλάβουμε γιατί το φως είναι τόσο σημαντικό, πρέπει να γυρίσουμε ξανά πίσω στον χρόνο, στη Σοβιετική Ένωση στα τέλη της δεκαετίας του 1980. Στην Ακαδημία Επιστημών της ΕΣΣΔ στη Μόσχα, μια βιοφυσικός με το όνομα Tiina Karu πειραματιζόταν με το κόκκινο και το εγγύς υπέρυθρο φως ως θεραπεία. Διαπίστωσε ότι ήταν χρήσιμα στην επούλωση πληγών και στη διαχείριση του πόνου και αναρωτήθηκε ποιος ήταν ο μηχανισμός τους. Τελικά κατέληξε στον ενεργειακό μεταβολισμό, και συγκεκριμένα στον ρυθμό με τον οποίο τα μιτοχόνδρια μέσα στα κύτταρα του σώματος παράγουν ένα μόριο που ονομάζεται ATP. Το κόκκινο φως, όπως βρήκε, επιτάχυνε αυτή τη διαδικασία.

Το έργο της Karu δεν βρήκε ποτέ ευρεία απήχηση, κυρίως επειδή προερχόταν από τη «λάθος πλευρά» του Σιδηρού Παραπετάσματος, σύμφωνα με τον Jeffery. Όμως είχε δίκιο και σήμερα η θεραπεία με κόκκινο φως είναι παντού, χρησιμοποιούμενη για να ενισχύσει την επούλωση πληγών και να αντιμετωπίσει δερματικές παθήσεις, τριχόπτωση, γνωστική έκπτωση, χρόνιο πόνο, οστεοαρθρίτιδα και πολλά ακόμη. Τα στοιχεία για την αποτελεσματικότητά της είναι αποσπασματικά, αλλά αυξάνονται, σύμφωνα με τον John Mitrofanis, νευρολόγο στο Πανεπιστήμιο Grenoble Alpes στη Γαλλία. Υπάρχει μεγάλη συζήτηση για τις σωστές δόσεις και τα σωστά μήκη κύματος, όμως οι ερευνητές συμφωνούν ότι οι επιδράσεις της μεσολαβούνται από τα μιτοχόνδρια.

Το κλειδί εδώ είναι η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων, μια σύνθετη και άρτια συντονισμένη μεταβολική διαδικασία που δέχεται ενεργητικά ηλεκτρόνια και τα περνά διαδοχικά μέσα από μια αλυσίδα πρωτεϊνών, παράγοντας ATP. Το ATP είναι το βασικό ενεργειακό νόμισμα της βιολογίας, ανάλογο με τα μετρητά σε μια οικονομία. Όταν ένα κύτταρο χρειάζεται ενέργεια για να εκτελέσει μια λειτουργία — για παράδειγμα, να συνθέσει νέες πρωτεΐνες — χρησιμοποιεί ATP.

Όταν τα μιτοχόνδρια λούζονται σε κόκκινο ή υπέρυθρο φως, η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων λειτουργεί λίγο πιο γρήγορα και παράγεται περισσότερο ATP — μια διαδικασία που ο Fosbury αποκαλεί «φωτομεταβολισμό». Ο ακριβής μηχανισμός με τον οποίο επιταχύνεται η παραγωγή ATP παραμένει αντικείμενο διαφωνίας, όμως αυτό που είναι βέβαιο είναι ότι τα άρρωστα κύτταρα συχνά έχουν έλλειμμα ATP, άρα μια ώθηση μπορεί να καλύψει το κενό. Αυτό, λέει ο Jeffery, εξηγεί γιατί η θεραπεία με κόκκινο φως είναι ωφέλιμη.

Εξηγεί επίσης γιατί η αφαίρεση του κόκκινου φωτός μπορεί να είναι επιβλαβής. Ο Jeffery επισημαίνει ότι όλη η ζωή στη Γη εξελίχθηκε σε ένα περιβάλλον πλούσιο σε κόκκινο και υπέρυθρο φως, όμως οι άνθρωποι σήμερα ζουν κυρίως σε ένα περιβάλλον απογυμνωμένο από αυτά τα μήκη κύματος. Το αποτέλεσμα είναι βραδύτερη παραγωγή ATP. Και για να γίνει το πράγμα χειρότερο, έχουμε πλημμυρίσει τους εσωτερικούς μας χώρους με μικρότερα μήκη κύματος, με τη μορφή μπλε φωτός από οθόνες και LED. Το μπλε φως αναστέλλει την παραγωγή ATP επιβραδύνοντας την αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων. Χάνουμε και από τις δύο πλευρές.

Οι επιπτώσεις είναι ύπουλες. Ο Fosbury παρομοιάζει το φως μεγάλου μήκους κύματος με βιταμίνη και χαρακτηρίζει τις συνέπειες της στέρησής του «σκορβούτο του 21ου αιώνα», παραπέμποντας στη νόσο από έλλειψη βιταμίνης C που σκότωσε και ταλαιπώρησε δεκάδες χιλιάδες ναυτικούς τον 18ο αιώνα. Όπως και ο σκορβούτος, έτσι και αυτό εμφανίζεται σταδιακά. «Είναι κάτι που συσσωρεύεται με την πάροδο του χρόνου», λέει ο Jeffery.

Δεν είναι μόνο τα γενικά οφέλη της έκθεσης σε εξωτερικό χώρο, αλλά ειδικά το κόκκινο φως, που έχει αποδειχθεί ότι προσφέρει οφέλη. Ένα από τα συμπτώματα του «σκορβούτου του 21ου αιώνα» είναι το αυξημένο σάκχαρο στο αίμα, που αν δεν ελεγχθεί μπορεί να εξελιχθεί σε διαβήτη τύπου 2. Αυτό οφείλεται στην επιβράδυνση της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων, η οποία καίει τη γλυκόζη ως βασικό καύσιμο. Πριν από μερικά χρόνια, ο Jeffery έδειξε ότι ένα 15λεπτο ξέσπασμα κόκκινου φωτός περιορίζει την αύξηση του σακχάρου μετά από μεγάλη δόση γλυκόζης. Έχει επίσης κάνει πειράματα σε πραγματικές συνθήκες, σε γραφεία χωρίς παράθυρα και με φωτισμό LED στο University College London. Όταν πρόσθεσε φως μεγάλου μήκους κύματος από μια χαμηλωμένη λάμπα πυράκτωσης, διαπίστωσε ότι οι εργαζόμενοι στο γραφείο είχαν χαμηλότερο σάκχαρο κατά μέσο όρο από τους συναδέλφους τους που δούλευαν μόνο κάτω από LED. «Τα μιτοχόνδριά τους παίρνουν μπροστά από το κόκκινο φως», λέει ο Jeffery. Μελέτη που δημοσιεύτηκε τον Ιανουάριο έδειξε κάτι παρόμοιο: ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Μάαστριχτ στην Ολλανδία εξέθεσαν 13 άτομα με διαβήτη τύπου 2 σε 4,5 συνεχόμενες εργάσιμες ημέρες φωτισμού LED σε γραφειακό περιβάλλον και στη συνέχεια σε 4,5 ημέρες φυσικού φωτός στον ίδιο χώρο. Η ρύθμιση του σακχάρου των συμμετεχόντων ήταν πολύ καλύτερη τις ημέρες με φυσικό φως.

Μπορούν τα συμπληρώματα μαγνησίου να βελτιώσουν τον ύπνο, την ενέργεια και τη συγκέντρωση;

Ο Jeffery έχει επίσης ανησυχίες για άλλες ασθένειες και προβλήματα υγείας που συνδέονται συνήθως με τη γήρανση, ειδικά τις νευροεκφυλιστικές παθήσεις. Μία από τις αιτίες τους, λέει, είναι η δυσλειτουργία των μιτοχονδρίων, η οποία ουσιαστικά προκαλείται από τη στέρηση κόκκινου φωτός. Κλινικές δοκιμές έχουν δείξει ότι το εγγύς υπέρυθρο φως μπορεί να επιβραδύνει τη γνωστική έκπτωση που σχετίζεται με την ηλικία. Μια πρόσφατη μελέτη σχεδόν 88.000 ανθρώπων γύρω στα 60 έτη έδειξε ότι, στη διάρκεια οκτώ ετών, όσοι περνούσαν περισσότερο χρόνο στο φως της ημέρας είχαν σημαντικά μικρότερη πιθανότητα να εμφανίσουν άνοια, αν και τα υποκείμενα αίτια αυτής της σχέσης δεν έχουν ακόμη πλήρως αποσαφηνιστεί. Ο Mitrofanis, από την πλευρά του, έχει δείξει ότι το κόκκινο φως μπορεί να προλάβει τη νόσο του Πάρκινσον σε πρωτεύον μοντέλο της ασθένειας.

Ο καρκίνος και τα καρδιαγγειακά νοσήματα έχουν επίσης συνδεθεί με την έλλειψη φυσικού φωτός. Όταν ο δερματολόγος Richard Weller από το Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου, στο Ηνωμένο Βασίλειο, και οι συνεργάτες του ανέλυσαν δεδομένα από περισσότερους από 400.000 ενήλικες σε μελέτη που δεν έχει ακόμη δημοσιευτεί, διαπίστωσαν ότι τα άτομα με υψηλότερη συνήθη έκθεση σε υπεριώδη ακτινοβολία — ως δείκτη γενικότερης έκθεσης στον ήλιο — είχαν μικρότερη πιθανότητα να πεθάνουν από καρκίνο και καρδιαγγειακή νόσο.

Πράγματι, λέει ο Mitrofanis, η επιτυχία της θεραπείας με κόκκινο φως μπορεί να οφείλεται απλώς στη διόρθωση μιας έλλειψης κόκκινου φωτός. «Ίσως όλο αυτό να κάνει απλώς διάσωση διεργασιών που έχουν εκτροχιαστεί επειδή είμαστε συνέχεια μέσα, φωτιζόμενοι από μπλε φως».

Το γεγονός ότι το φως μεγαλύτερου μήκους κύματος επιταχύνει την παραγωγή ενέργειας δεν είναι τυχαίο. Ο Fosbury και ο Jeffery υποστηρίζουν ότι αποτελεί χαρακτηριστικό σχεδιασμού των ζωντανών συστημάτων. Η ζωή, λένε, εξελίχθηκε για να αντλεί ενέργεια από αυτόν τον άλλοτε άφθονο πόρο, ώστε να μεγιστοποιεί την αποδοτικότητα παραγωγής ATP. «Η ζωή στη Γη έχει εξελιχθεί για 4 δισεκατομμύρια χρόνια στο φως του ήλιου και έχει προσαρμοστεί εξαίσια στις ιδιότητές του», λέει ο Fosbury.

Μία από αυτές τις προσαρμογές είναι η ικανότητα απορρόφησης και αποθήκευσης φωτονίων. «Το σώμα είναι κυριολεκτικά σχεδιασμένο να απορροφά όσο το δυνατόν περισσότερο υπέρυθρο», λέει ο Zimmerman. Η ποσότητα ενέργειας φωτός που παίρνουμε καθημερινά είναι τεράστια, προσθέτει. «Το φως του ήλιου είναι η νούμερο ένα ενεργειακή είσοδος στο σώμα. Είναι τουλάχιστον διπλάσια, αν όχι τριπλάσια, από την τροφή».

Μόλις το ηλιακό φως εισέλθει στο σώμα, διασκορπίζεται, αναπηδώντας επανειλημμένα από κύτταρα και οργανίδια — ίσως δεκάδες ή εκατοντάδες φορές, λέει ο Fosbury — μέχρι να συναντήσει ένα μόριο που μπορεί να το απορροφήσει, μεταφέροντας ενέργεια στη διαδικασία. Αυτή η σκέδαση σημαίνει ότι ένα φωτόνιο κόκκινου ή υπέρυθρου φωτός παραμένει μέσα στο σώμα πολύ περισσότερο απ’ ό,τι θα έμενε αν περνούσε ευθεία. Αυτό είναι που βλέπετε όταν πιέζετε το δάχτυλό σας πάνω σε έναν φακό.

Ο τελικός προορισμός του φωτονίου είναι κάπως τυχαίος, αλλά μερικές φορές απορροφάται από ένα συστατικό της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων. Οι επιστήμονες εξετάζουν αυτή την περίοδο αν τα μόρια νερού μέσα στα μιτοχόνδρια είναι καθοριστικά για τη μετατροπή του φωτός σε ενέργεια. Όταν απορροφούν ενέργεια από ένα φωτόνιο, δονούνται πιο γρήγορα και διευκολύνουν τη διέλευση των ηλεκτρονίων κατά μήκος της αλυσίδας. Εντυπωσιακά, λέει ο Fosbury, κάθε βήμα στην αλυσίδα απαιτεί τα ηλεκτρόνια να ξεπεράσουν ένα ενεργειακό φράγμα περίπου 0,75 ηλεκτρονιοβόλτ, κάτι που συμπίπτει σχεδόν ακριβώς με την ενέργεια που προσφέρει ένα φωτόνιο μεγάλου μήκους κύματος. Χωρίς την παροχή του κόκκινου φωτός για την οποία εξελικτικά προσαρμοστήκαμε, παίρνουμε πολύ λιγότερη ενέργεια.

Αναζητώντας περισσότερη έκθεση στο κόκκινο φως

Ευτυχώς, η λύση σε αυτή τη σύγχρονη μάστιγα είναι απλή: να επαναφορτίσουμε τον εαυτό μας με περισσότερο κόκκινο φως.