Tief im Inneren lebender Zellen wurde ein ungewöhnliches Phänomen entdeckt: ein Signal, das mit einer Frequenz oszilliert, die Forscher derzeit keinem bestimmten Molekül zuordnen können.
Das Signal liegt bei etwa 71 Terahertz, was 71 Billionen Schwingungen pro Sekunde entspricht. Besonders rätselhaft ist, was passiert, wenn die Strukturen, die dieses Signal erzeugen, zerstört werden. Forscher konnten es in lebenden menschlichen Zellen, frischem tierischem Gewebe und isolierten Mitochondrien nachweisen, die ihre funktionelle Struktur beibehalten hatten. Wurden diese Strukturen jedoch zerstört, verschwand das Signal.
Ein neuer Preprint, der am 15. September auf bioRxiv veröffentlicht wurde, berichtet über die Beobachtungen und schlägt eine Erklärung vor, die die Forschung in ein deutlich ungewöhnlicheres Gebiet führt.
Laut den Autoren könnte die Frequenz mit einem Quantenzustand in funktionierenden Mitochondrien zusammenhängen, den mikroskopischen Strukturen, die einen Großteil der von unseren Zellen benötigten nutzbaren Energie produzieren. Diese Interpretation ist noch theoretisch, doch das Signal selbst macht die Studie so faszinierend.
Mitochondrien sind winzige Zellorganellen, die in den meisten komplexen Zellen vorkommen und aufgrund ihrer Rolle bei der Produktion von Adenosintriphosphat (ATP) oft als die Kraftwerke der Zelle bezeichnet werden. ATP dient als unmittelbare Energiequelle für unzählige biologische Prozesse, von der Muskelkontraktion bis zur Zellreparatur. Jedes Mitochondrium besitzt eine komplex gefaltete innere Membran.
Diese Faltungen, die sogenannten Cristae, bilden die Umgebung, in der ein Großteil der für die ATP-Produktion verantwortlichen Mechanismen arbeitet.
Yu Yang, Zhenglong Gu und Bo Song untersuchten Zellen, Gewebe und Mitochondrien mittels Spektroskopie, um Frequenzen zu identifizieren, bei denen deren Molekülstrukturen elektromagnetische Strahlung absorbieren oder mit ihr interagieren.
Biologisches Material weist zahlreiche charakteristische Schwingungen auf, da Moleküle und chemische Bindungen auf bestimmte Frequenzen reagieren können. Unter den erwarteten Signalen entdeckten die Forscher jedoch ein ungewöhnliches Merkmal bei etwa 71,0 THz, das sie keiner herkömmlichen Molekülschwingung zuordnen konnten.
Das Merkmal trat in verschiedenen Arten von lebendem biologischem Material auf. Forscher berichteten, es in lebenden menschlichen HEK-293T-Zellen sowie in frisch entnommenem Nieren-, Leber-, Herz- und Skelettmuskelgewebe von Mäusen nachgewiesen zu haben.
Es wurde auch beobachtet, wenn Mitochondrien isoliert wurden, wobei deren innere Struktur erhalten blieb. Dies deutet darauf hin, dass das Signal eng mit der organisierten mitochondrialen Umgebung verknüpft ist und nicht nur mit einem bestimmten Gewebetyp.
Was dann geschah, machte es deutlich schwieriger, das Ergebnis als bloße molekulare Signatur abzutun. Nachdem die Proben getrocknet und vermahlen worden waren und dadurch ein Großteil ihrer geordneten Zell- und Mitochondrienstruktur zerstört wurde, war das 71-THz-Signal nicht mehr nachweisbar. Die Moleküle selbst waren nicht einfach verschwunden, sondern die sie zusammenhaltende Struktur war stark gestört.
Diese Beobachtung veranlasste das Team zu untersuchen, ob das Signal nicht nur von den vorhandenen Molekülen abhängt, sondern auch von deren Anordnung in funktionierenden Mitochondrien.
Ihre Erklärung basiert auf Wechselwirkungen zwischen elektromagnetischen Feldern und den Lipidmolekülen der Mitochondrienmembranen. Genauer gesagt konzentrierten sich die Forscher auf Kohlenstoff-Wasserstoff-Gruppen, sogenannte CH₂-Bindungen, die in diesen Membranen häufig vorkommen.
Diese CH₂-Gruppen weisen eine charakteristische Schwingungsmode bei etwa 87 THz auf. Die Forscher entwickelten ein theoretisches Modell, in dem ein elektromagnetisches Feld im Inneren des Mitochondriums stark mit den kollektiven Schwingungen dieser Bindungen über die gefalteten Cristae hinweg wechselwirkt.
Anstatt dass sich das elektromagnetische Feld und die Molekülschwingungen unabhängig voneinander verhalten, ermöglicht das Modell deren Kopplung zu einem hybriden physikalischen Zustand.
In der Physik können solche Wechselwirkungen Zustände erzeugen, die sowohl Eigenschaften von Licht als auch von Materie aufweisen und häufig mithilfe des Konzepts der Polaritonen beschrieben werden. Laut den Berechnungen des Teams könnte die Kopplung zwischen dem elektromagnetischen Feld und den CH₂-Schwingungen die erwartete Schwingung bei 87 THz in zwei separate Energieniveaus aufspalten. Eines würde bei etwa 71 THz, das andere bei etwa 103 THz auftreten.
Die erste der vorhergesagten Frequenzen stimmt weitgehend mit dem unerklärlichen Signal überein, das während der Experimente gefunden wurde.
Die Forscher vermuten, dass das zweite vorhergesagte Merkmal um 103 THz deutlich schwieriger zu erfassen sein könnte, da es in einem Bereich liegt, der stark von Wasser und anderen biologischen Molekülen beeinflusst wird. Ein separates Signal in diesem Bereich könnte daher im umgebenden spektralen Hintergrund untergehen.
Wenn ihre Interpretation zutrifft, würde das 71-THz-Signal nicht einfach eine weitere, nicht identifizierte Molekülschwingung darstellen. Es könnte vielmehr ein Hinweis auf einen kollektiven physikalischen Zustand sein, der durch die organisierte Architektur funktionierender Mitochondrien entsteht.
Das wäre ein wesentlich bedeutsamerer Befund, denn er würde nahelegen, dass die Struktur des Organells selbst ein physikalisches Verhalten erzeugt, das verschwindet, sobald diese Struktur zerstört wird.
Es besteht jedoch ein wichtiger Unterschied zwischen den Beobachtungen der Forscher und ihren Erklärungsansätzen. Die Spektroskopie beweist nicht direkt die Existenz eines quantenüberlagerungsähnlichen Zustands in den Mitochondrien. Die Forscher beobachteten eine ungewöhnliche Frequenz in Verbindung mit intakter Mitochondrienstruktur, und ihr Quantenmodell ist eine mögliche Erklärung für das Auftreten dieser Frequenz.
Das Team untersuchte außerdem, ob die Bestrahlung lebender Zellen mit ausgewählten Infrarotfrequenzen die ATP-Produktion beeinflussen kann.
Kultivierte menschliche HEK-293T-Zellen wurden zehn Minuten lang bestrahlt. Die Forscher verglichen dabei Strahlung mit 71 THz, 87 THz und einer Kontrollfrequenz von 53,7 THz. Ziel war es, festzustellen, ob die Frequenzen, die mit dem vermuteten Wirkmechanismus in Verbindung stehen, messbare Veränderungen der zellulären Energieproduktion hervorrufen können.
Zellen, die einer Frequenz von 71 THz ausgesetzt waren, produzierten Berichten zufolge etwa 10,3 Prozent mehr ATP als unbestrahlte Zellen. Eine Bestrahlung mit 87 THz, entsprechend der für das Modell der Forscher zentralen CH₂-Schwingung, führte zu einem Anstieg von etwa 10,1 Prozent. Die Bestrahlung mit der Kontrollfrequenz von 53,7 THz ergab keinen statistisch signifikanten Anstieg.
Diese Ergebnisse tragen zu dem Rätsel bei, da sie darauf hindeuten, dass die beteiligten Frequenzen messbare biologische Auswirkungen haben könnten. Allerdings umfasste das ATP-Experiment nur acht Proben pro Gruppe und verwendete eine einzige kultivierte menschliche Zelllinie.
Unabhängige Replikationen in verschiedenen Laboren, mit unterschiedlichen Zelltypen und unter verschiedenen Versuchsbedingungen sind daher unerlässlich, bevor verlässliche Schlussfolgerungen gezogen werden können.
Die Forscher haben auch nicht jede Phase des von ihrem Modell vorgeschlagenen Mechanismus direkt in einem lebenden Mitochondrium beobachtet.
Die Erfassung einer Frequenz, die Erstellung eines theoretischen Modells, das nahezu dieselbe Frequenz vorhersagt, und die anschließende Beobachtung von Veränderungen in der ATP-Produktion nach Bestrahlung bilden eine interessante Beweiskette. Es ist jedoch noch nicht erwiesen, dass der gesamte Prozess exakt so abläuft, wie die Forscher annehmen.
Sollten spätere Experimente die Ergebnisse unabhängig reproduzieren, könnten die Implikationen weit über ein unerklärtes spektroskopisches Signal hinausgehen.
Die moderne Biologie ist bereits auf molekularer Ebene auf Quantenmechanik angewiesen, da die Chemie selbst letztlich Quantengesetzen folgt. Eine viel größere Frage ist, ob größere, organisierte biologische Strukturen kohärente oder kollektive Quanteneffekte so nutzen können, dass diese auf der Ebene ganzer Zellen funktional relevant bleiben.
Forscher haben mögliche Quanteneffekte in Bereichen von der Photosynthese bis zur Magnetwahrnehmung bei Tieren untersucht. Mitochondrien wären ein besonders wichtiger Ort, um ein solches Phänomen zu identifizieren, da sie das Zentrum des zellulären Energiestoffwechsels bilden.
Ihre inneren Membranen sind hochgradig organisiert, und Proteine, Lipide, elektrische Gradienten und chemische Reaktionen wirken auf extrem kurzen Distanzen, während sie ständig Nährstoffe in nutzbare Energie umwandeln.
Ein kollektiver Zustand, der diesen Prozess beeinflussen kann, könnte auf eine weitere physikalische Ebene unterhalb der bereits bekannten biochemischen Mechanismen hinweisen. Die Autoren schlagen sogar vor, in zukünftigen Studien zu untersuchen, ob ein solcher Zustand nicht nur im Energiestoffwechsel, sondern möglicherweise auch bei der Informationsübertragung in lebenden Systemen eine Rolle spielen könnte.
Diese Idee ist zwar weitaus spekulativer, verdeutlicht aber, wie bedeutend das Phänomen nach Ansicht der Forscher werden könnte, sollte sich die zugrundeliegende Beobachtung bestätigen.
Nichts in der vorliegenden Studie belegt, dass Mitochondrien über ein bisher unbekanntes Quantennetzwerk kommunizieren. Die Arbeit liefert auch keine Belege für Behauptungen im Zusammenhang mit Bewusstsein oder andere Ideen, die mitunter in Diskussionen über die Quantenbiologie vorkommen.
Die eigentliche experimentelle Aussage ist schon an sich ungewöhnlich genug, ohne dass über die gemessenen Daten hinausgehende Erkenntnisse hinzugefügt werden.
Forscher berichten von einem unerklärlichen Signal mit einer Frequenz von 71 Billionen Mal pro Sekunde in lebenden Zellen, frischem Gewebe und intakten Mitochondrien.
Wird diese geordnete mitochondriale Struktur aufgebrochen, verschwindet das Signal. Ein theoretisches Modell sagt eine Wechselwirkung voraus, die eine Frequenz erzeugen kann, die der beobachteten sehr nahe kommt. Bestrahlung mit dieser Frequenz scheint auch die ATP-Produktion in den getesteten Zellkulturen zu verändern.
Ob diese Erkenntnisse letztendlich einen tatsächlichen mitochondrialen Quantenzustand beschreiben, ist noch ungeklärt. Die Forschungsergebnisse liegen derzeit als Preprint auf bioRxiv vor und wurden noch nicht von Fachkollegen begutachtet; unabhängige Labore konnten die Ergebnisse bisher nicht reproduzieren.
Auch andere Erklärungen für das 71-THz-Signal müssen untersucht werden, bevor die Forscher dessen genaue Bedeutung bestimmen können.
Sollte das Signal diese Prüfung überstehen, könnten Wissenschaftler ein unerwartetes physikalisches Phänomen entdeckt haben, das in einer der grundlegendsten Strukturen komplexen Lebens wirkt.
Bislang bleibt die Frequenz von 71 THz eine erstaunlich präzise Frequenz, die in funktionierenden Mitochondrien auftritt und verschwindet, sobald deren Struktur zerstört wird. Dies wirft bei den Forschern die noch unbeantwortete Frage auf: Was genau erzeugt diese Frequenz?
Quellen: PublicDomain/abovethenormnews.com am 24.09.2026
