Livets elektriska brumma kan ha sitt ursprung med primitivt blixtnedslag

Redaktörens anmärkning: Den här historien uppdaterades torsdagen den 9 juli kl. 11.00 ET.

Det finns en elektrisk brumma i de flesta djur, inklusive oss själva. Ingen vet var den kom ifrån eller varför exakt den existerar. Nu tyder ny forskning på att denna elektriska brum kom från primitivt blixt. 

I de flesta ryggradsdjur och ryggradslösa djur förekommer konstant cellulär elektrisk aktivitet, som ofta går igenom nervsystemet, med ett litet frekvensområde från 5 till 45 Hertz. En ny studie, publicerad i tidskriften International Journal of Biometeorology, noterar att detta extremt låga frekvensområde (ELF) överlappar varandra med naturliga vibrationer i atmosfären orsakade av blixtnedslag.

Relaterad: Hur stor kan blixt bli?

"För cirka 20 år sedan började vi upptäcka att många biologiska system, från de enklaste av organismer som djurplankton i havet till våra hjärnor, har elektrisk aktivitet i exakt samma frekvensområde som produceras av global blixtaktivitet," Colin Price, huvudförfattare på den nya studien och forskaren vid Porter School of the Miljö och Earth Sciences vid Tel Aviv University i Israel, berättade. "Vi tror att livsformer under evolutionära tidsskalor, över miljarder år, kan ha använt det som naturen har gett dem och på något sätt antingen har synkroniserats till dessa frekvenser eller anpassats till dem." 

Runt planeten slår blixtar jorden 50 till 100 gånger per sekund. Dessa strejker har varit kända sedan 1960-talet för att skapa extremt lågfrekventa vågor av elektromagnetisk energi som resonerar runt planetens atmosfär t. Känd som Schumann-resonanser har dessa ELF-vågor omring planeten miljarder år - ända sedan jorden har haft en atmosfär. Medan den starkaste resonansen är på en frekvens nära 8 Hz, inträffar flera andra mellan 3 och 60 Hz. Idag kan Schumann-resonanser mätas var som helst på jorden som är elektriskt tyst, till exempel i en öken, långt från elektriska nät.

Den nya teorin föreslår att primordiala celler på något sätt kan synkronisera sin elektriska aktivitet med dessa naturliga atmosfäriska resonanser, särskilt toppresonansen nära 8 Hz. Sådan synkronisering är inte ovanligt. Vi synkroniserar vår døgnrytm med dagar och årstider; och många arter navigerar från jordens magnetfält. 

"Evolution utnyttjar vad den än kan", säger Michael Levin, en biolog vid Tufts University i Massachusetts som inte var inblandad i den nya forskningen. Han noterade till exempel "När levande saker screenas [blockeras] från ett geomagnetiskt fält, utvecklas de inte rätt."

Idag vibrerar inte allt liv på exakt Schumann-resonansen. Forskarna föreslår att medan det tidiga livet synkroniserades vid cirka 8 Hz, drev den cellulära aktiviteten hos djur långsamt till andra frekvenser när djuren utvecklades, med olika frekvenser som användes för olika typer av aktivitet i hjärnan. Exempelvis har specifika frekvenser i mänskliga hjärnvågor kopplats till specifika mentala tillstånd som vakenhet, drömmar och djup sömn. Schumann-resonansen är närmast frekvenser som finns i människors djupa avslappnade tillstånd, vilket antyder att primordialt liv kunde ha varit i ett tillstånd som liknar djup avslappning.

Relaterad: 10 saker vi lärde oss om människokroppen 2019

Det finns en möjlighet att denna forskning kan leda till medicinska tillämpningar, men det är mycket osannolikt att denna resonans skulle kunna utnyttjas för skadliga tillämpningar, konstaterar forskarna. Vågorna, konstaterar forskarna, är ett naturligt tillstånd och vi ständigt omges av. 

"Vi lever på dessa områden, vi har anpassat oss till dem, vi har utvecklats med dem och de kan ha påverkat vår utveckling," berättade Price. "Men jag tror inte att dessa fält påverkar oss direkt idag. Annars skulle vi falla över eller någonting när det fanns åskväder i närheten."

Forskarna har ännu inte identifierat hur blixtens resonans och biologiska elektriska aktivitet kunde ha synkroniserats. En idé är att blixtnedslag kan ha påverkat kalciumjonöverföring i cellerna, vilket är hur de flesta elektriska aktiviteter hos djur uppstår. 

Inte alla forskare är ombord med den nya teorin ... “Förslaget ... i all rättvisa är spekulativt,” sa James Lin, en professor emeritus vid University of Illinois i Chicago som inte var involverad i den nya forskningen. Lin noterar till exempel att vissa elektriska signaler, till exempel de som styr hjärtfrekvensen, är mer korrelerade med kroppsmassa än Schumann-resonansen. 

Forskarna fortsätter att titta på möjliga mekanismer och utvidgar sitt arbete till botanikområdet och letar efter effekterna av dessa atmosfäriska resonanser på fotosyntesen.. 

"Det finns fler och fler bevis på att det verkar finnas samband mellan dessa naturliga atmosfäriska frekvenser och biologiska organismer," berättade Price. "Men vi förstår inte det ⎯ vad anslutningarna är och hur det fungerar, så det är bara en början. Vi publicerade just detta för att på något sätt sätta ut det där. Förhoppningsvis kan andra utveckla det och gå vidare om det."

Redaktörens anmärkning: Den här historien uppdaterades för att ta bort ett uttalande om att intervallet 5 Hz till 45 Hz ligger långt under ljudvågfrekvenserna som människor kan höra. Människor kan höra ljud i detta intervall.