Co bada się w USA? Omówienie nowego projektu DARPA, dotyczącego pola elektromagnetycznego w organizmie ludzkim

Niedawno na blogu Elektrofakty ukazał się artykuł prezentujący rosyjskie badania dotyczące pola elektromagnetycznego i jego negatywnego wpływu na organizm ludzki Niejednokrotnie przekonywaliśmy na naszej stronie, ale też przy innych okazjach, że Rosja oraz jej restrykcyjne normy i badania, mające je uzasadniać, stanowią swoisty skansen badawczy. Świat prawdziwej nauki zajmuje się znacznie głębszym poznaniem pola elektromagnetycznego w kontekście jego kontaktu z materią ożywioną oraz zastosowaniem w medycynie.

Jeden z takich projektów badawczych jest prowadzony przez amerykańską agencję DARPA (Defense Advanced Reseach Projects Agency). To projekt Radio-Bio: „What role does electromagnetic signaling have in biological systems” (Jaką rolę pełnią sygnały elektromagnetyczne w systemach biologicznych). Uczeni od wielu lat zastanawiają się jak bardzo pole elektromagnetyczne jest istotne w przekazie informacji wewnątrz komórki i między nimi. Istniały hipotezy mówiące, że w takim przekazie największą rolę odgrywa pole elektromagnetyczne o częstotliwościach terahercowych, generowane z membran komórkowych.

W połowie XX wieku potwierdzenie tych hipotez okazało się niemożliwe, ponieważ laboratoria w owym czasie nie miały wystarczającej bazy technologicznej, przede wszystkim sprzętu do przeprowadzenia powtarzalnych badań. Nie można było zatem stwierdzić, czy istniejące w organizmie pole elektromagnetyczne jest nośnikiem istotnych sygnałów biologicznych, czy tylko mało istotnym tłem. Współczesne laboratoria są w stanie prowadzić takie eksperymenty, a co więcej, w celu planowania badań, mogą skorzystać z symulacji komputerowych.

Program RadioBio, proponowany przez agencję DARPA, ma na celu ustalenie, czy istnieją celowe sygnały elektromagnetyczne emitowane pomiędzy komórkami biologicznymi, a jeśli istnieją, to jakie informację są przez te sygnały przesyłane. Wartość istniejących, nowych biosygnałów wymaga zrozumienia, w jaki sposób strukturalnie i funkcjonalnie mikroskopijne anteny są w stanie generować i odbierać informacje w środowisku szumu o szerokim spektrum częstotliwościowym.

Dr Michael Fiddy, szef program DARPA, powiedział: Istnieje mnóstwo złożonych interakcji wewnątrz komórki i między komórkami, określających czy fale elektromagnetyczne, które mogą być zarówno niskiej lub wysokiej częstotliwości, odgrywają rolę w transmitowaniu znaczących sygnałów przez roztwór wodny, bogaty w jony. Jeśli udowodnimy, że celowe sygnalizowanie istnieje, wówczas następnym krokiem będzie odkrycie jak taka procedura działa. Takie odkrycie mogłoby prowadzić do szerokiego zakresu technologii ważnych w biologii, ale też w projektowaniu nowych mini-anten i innych koncepcji innowacyjnych dla systemów komunikacyjnych w każdym środowisku elektromagnetycznym o rosnącej złożoności.

Ustalenie, zbadanie i zrozumienie roli, jaką pełni pole elektromagnetyczne w zawiłych strukturach biologicznych żywych komórek to nie tylko zadania o fundamentalnej ważności naukowej, ale też o dużej przydatności praktycznej i technologicznej. Możliwości i potencjalne zastosowania w transferze danych czy rozprowadzaniu informacji są nadzwyczajne, zwłaszcza w kontekście przesyłu słabych międzykomórkowych sygnałów i komunikacji w żywych organizmach.

Wydawać się może, że założenia i cele projektu są dość proste. Istnieje już, dobrze udokumentowana dziedzina wiedzy, opisująca emitowanie i detekcję sygnałów elektromagnetycznych, a także elektrycznych i magnetycznych, z komórek i organów w ciele człowieka. Zorganizowane grupy komórek emitują sygnały używane powszechnie w takich technikach diagnostycznych jak elektro- i magnetokardiografia, elektro- i magnetoencefalografia, elektromiografia czy elektroretinografia. Identyfikacja elektromagnetycznych sygnałów diagnostycznych odbywa się za pomocą bardzo zróżnicowanych sensorów – od zwykłych mierników elektronicznych do czujników SQUIDowych.

Złożoność programu badawczego DARPA polega na zwiększaniu częstotliwości sygnałów bioelektromagnetycznych. W większości wspomnianych wyżej metod, częstotliwość sygnałów diagnostycznych jest stosunkowo niska i na ogół nie przekracza 1 kHz. Częstotliwości elektromagnetycznych sygnałów biologicznych w omawianym projekcie są na poziomie tych, które wykorzystywane są w łączności bezprzewodowej. To oczywiste, że informacje mogą być przenoszone również poprzez sygnały o niskich częstotliwościach, jednak ich wartość poznawcza jest dość ograniczona.

Istotnym problemem DARPA jest nie tylko trudność w odczycie sygnałów o wysokich częstotliwościach, ale przede wszystkim brak wiedzy na temat ważnych komunikacyjnie kanałów pomiędzy komórkami biologicznymi oraz treści informacji transferowanej pomiędzy komórkami.

Wiedza na temat kanałów jonowych występujących w membranach i ścianach komórkowych nie jest dla świata nauki niczym nowym. Wiadomo też, że kanały te i transfer jonów stanowią istotny regulator procesów życiowych. Prace na ten temat prowadzone są od dawna w wielu ośrodkach naukowych na świecie, również w Polsce (np. A. Krawczyk, T. Skoczkowski, Mathematical modelling of electrobiological interaction, IEEE Transactions on Magnetics , vol. 32 , No. 3 , May 1996 ). Zjawiska wymiany jonów poprzez kanały w membranach komórkowych, ligandach czy neurotransmiterach są zatem dobrze znane.

To, co jest istotną nowością w projekcie DARPA, to włączenie do problematyki wymiany jonów w porach membran pola elektromagnetycznego. Istotnie, przepływ jonów przez kanał jonowy jest przepływem ładunków elektrycznych i jak wiadomo ze szkolnego kursu fizyki, jest prądem elektrycznym. Z nieco bardziej zaawansowanego kursu fizyki wiadomo, że zgodnie z prawem Ampera, przepływ prądu generuje pole magnetyczne. Jeśli przepływ prądu zmienia się w czasie to powstaje fala elektromagnetyczna, mogąca przenosić informacje o jednej komórce, do innych komórek. Ponieważ przepływ jonów w kanałach komórkowych zależy jest od stanu komórki, a zatem i stanu organizmu, informacja przeniesiona dzięki wygenerowanej fali elektromagnetycznej może mieć kolosalne znaczenie dla innych komórek.

Badania w omawianym projekcie będą prowadzone na wyizolowanych komórkach oraz na liniach komórkowych, stanowiących swoistą kulturę komórkową. Ważnym elementem projektu DARPA będzie próba symulacji komputerowej procesów elektromagnetycznych w przesyle informacji pomiędzy komórkami i wewnątrz komórki.

W efekcie, badania te mogą (i prawdopodobnie mają) doprowadzić do instalowania w organizmie ludzkim mikrosensorów, biosensorów w skali nano oraz anten grafenowych, o odpowiednich czułościach i pasmach, w celu identyfikacji słabego pola elektromagnetycznego w przestrzeni pozakomórkowej. Przewidywany jest szeroki zakres zastosowania wyników tych badań: w medycynie, rolnictwie, biologii, weterynarii itp. Wspomniane oprzyrządowanie techniczne organów ciała pozwala przewidywać w niedalekiej przyszłości powstanie internetu organów, fizjologicznej wersji Internetu Rzeczy. Tak zakrojony program badawczy przekracza tradycyjne granice biologii, informatyki i inżynierii.

Program badawczy RadioBio, realizowany przez agencję DARPA, jest programem interdyscyplinarnym – do jego realizacji koordynatorzy wykorzystują wiedzę ekspercką z biologii teoretycznej i strukturalnej, telekomunikacji (projektowanie anten), biochemii, fizyki elektromagnetyzmu itp. Takie programy badawcze budują wiedzę, która może być tez wykorzystana w analizie czysto technicznych zagadnień, jak oddziaływanie telefonii komórkowej na organizm ludzki. Programy badawcze tego typu, i ich wyniki, nie zostawiają miejsca na spekulacje, nadinterpretacje i wiedzę populistyczną.

Przytoczone badania, prowadzone przez agencję DARPA, są jawne i mieszczą się w obszarze badań podstawowych. Ich celem jest poznanie sposobu bezprzewodowego przesyłania informacji między poszczególnymi komórkami w ludzkim organizmie. Pomimo tego, że dotyczą fundamentalnych funkcji życiowych człowieka, nie są one w żaden sposób nakierowane na tworzeni struktur humanoidalnych.

(przygotowane na podstawie https://www.darpa.mil/news-events/2017-02-07 oraz artykułu „DARPA’s RadioBio and Recent US Bioelectromagnetic Research Programs – James C. Lin, RadioScience Bulletin No.365, June 2018)