Questo semplice esperimento ci indirizza verso una delle scoperte biologiche più importanti e sorprendenti degli ultimi anni. “La luce è un nutriente”, spiega Bob Fosbury, un ex astrofisico che si è dedicato alla biologia della luce. Naturalmente l’affermazione di Fosbury risulta valida per le piante, che usano la luce per produrre carboidrati. Ma a quanto pare è corretta anche per gli animali e i funghi, che sfruttano la luce in un modo finora poco compreso. In realtà tutti gli organismi viventi, anche gli esseri umani, sono alimentati dal Sole.

Da tempo sappiamo che la luce solare è fondamentale per la vita sulla Terra, ma il fatto che sia usata anche per oliare gli ingranaggi del metabolismo è notizia piuttosto recente. Le grandi lunghezze d’onda della luce rossa e infrarossa (Ir) sono particolarmente utili per creare energia, oltre a essere facilmente reperibili da fonti come i raggi solari e le lampadine a incandescenza.

Il problema è che i cambiamenti nell’illuminazione introdotti per favorire il risparmio energetico ci hanno inavvertitamente privati di questa risorsa cruciale. Per quanto possa sembrare paradossale, proprio quando abbiamo scoperto gli effetti positivi della luce rossa ce ne siamo involontariamente sbarazzati. Questa storia è cominciata nei primi anni 2000, con la diffusione di due tecnologie ad alta efficienza energetica che oggi sono onnipresenti. La prima è il diodo a emissione di luce (led), che ha sostituito le lampadine a incandescenza ad alto consumo energetico. Questa evoluzione ci ha permesso di risparmiare energia, ma ha avuto anche effetti imprevisti. La seconda sono i vetri per finestre che bloccano la luce infrarossa, progettati per impedire al calore di entrare o uscire dagli edifici. Gli effetti combinati di queste due innovazioni hanno ristretto drammaticamente lo spettro della luce a cui siamo esposti negli ambienti interni, in cui la maggior parte degli esseri umani trascorre fino al 90 per cento del tempo. “Abbiamo perso circa il 95 per cento dello spettro luminoso”, conferma il neuroscienziato Glen Jeffery dello University college London. “All’improvviso le lunghezze d’onda maggiori sono sparite. E questo è un problema”.

Per gran parte dell’esistenza dell’umanità, le lunghezze d’onda ampie sono state impossibili da evitare. La luce del giorno è ricca di luce rossa visibile, la cui lunghezza d’onda è compresa tra 650 e 750 nanometri. Inoltre il Sole emette grandi quantità di luce infrarossa invisibile (almeno per noi) con una lunghezza d’onda che si estende fino a circa 2.500 nanometri.

Le persone che passano buona parte della giornata all’aperto sono naturalmente esposte a queste lunghezze d’onda, anche se sono vestite da capo ai piedi. Quando le lunghezze d’onda ampie colpiscono il corpo umano, infatti, attraversano gli indumenti e penetrano in profondità nei tessuti (le lunghezze d’onda inferiori come i raggi ultravioletti invece vengono assorbite dai vestiti, motivo per cui coprirsi aiuta a prevenire le scottature). La luce rossa e quella infrarossa sono prodotte anche dal bagliore della Luna o di un falò. Anche la luce all’interno degli edifici ne era ricca, grazie ai raggi solari che attraversavano le finestre e alle fonti di illuminazione tradizionali come i camini, le candele e le lampade a gas. L’invenzione della lampadina elettrica non ha cambiato le cose, perché la luce incandescente emette una grande quantità di lunghezze d’onda rosse e nel vicino infrarosso.

Ma l’introduzione delle lampadine a led e delle finestre ad alta efficienza energetica ci ha privati delle parti più lunghe dello spettro luminoso. Il vetro capace di filtrare gli infrarossi blocca questa porzione della luce solare, mentre le lampadine a led emettono molta luce visibile senza però produrre nulla che vada oltre i 750 nanometri. “I led sono completamente bui nell’infrarosso”, sottolinea Fosbury. Scott Zimmerman, fondatore dell’azienda di illuminazione Silas e collaboratore di Fosbury e Jeffery, la definisce luce “ultraprocessata”, un’espressione di solito usata per gli alimenti industriali. A causa dell’effetto combinato della luce ultraprocessata e dei vetri moderni, oggi riceviamo in media molta meno luce a onde lunghe rispetto ai nostri antenati.

Allo stesso tempo disturbi come l’obesità, il diabete di tipo 2, la demenza e i tumori a insorgenza precoce sono in aumento. Si pensa che le cause principali siano un’alimentazione sbagliata e la mancanza di esercizio fisico, ma secondo Fosbury, Jeffery e altri esperti questi sono solo alcuni pezzi del puzzle. Un altro fattore importante – che potrebbe addirittura essere la ragione principale – è la carenza di luce rossa. “Non esiste un’unica causa, ma sono sempre più convinto che la luce sia quella dominante”, spiega Fosbury. “E probabilmente è anche il problema più facile da risolvere”.

Per capire come mai la luce sia così importante dobbiamo fare un altro salto indietro nel tempo fino alla fine degli anni ottanta, quando una biofisica dell’accademia delle scienze dell’Unione Sovietica, Tiina Karu, conduceva esperimenti sulla luce rossa e nel vicino infrarosso come forma di terapia. Karu scoprì che entrambe erano utili nei processi di guarigione e nella gestione del dolore e si chiese quale fosse il meccanismo. Alla fine si concentrò sul metabolismo energetico, e in particolare sul ritmo con cui i mitocondri all’interno delle cellule umane producono una molecola chiamata Atp. Secondo la scienziata, la luce rossa accelerava questo processo.

Il lavoro di Karu non ha mai avuto grande risalto, soprattutto perché è stato svolto dal lato “sbagliato”della cortina di ferro, spiega Jeffery. Ma aveva ragione, e oggi la terapia basata sulla luce rossa è ovunque, usata per facilitare la guarigione delle ferite e per trattare i disturbi dermatologici, la perdita dei capelli, il deficit cognitivo, il dolore cronico, l’osteoartrite e molte altre patologie. Secondo John Mitrofanis, neurologo dell’università di Grenoble, in Francia, le prove dell’efficacia della luce rossa sono frammentarie ma sempre più numerose. È in corso un intenso dibattito sulle dosi corrette e le lunghezze d’onda, ma i ricercatori concordano sul fatto che gli effetti della luce rossa siano mediati dai mitocondri.

La chiave è la catena di trasporto degli elettroni, un processo metabolico complesso e altamente regolato che assorbe elettroni ad alta energia e li trasmette lungo una catena di proteine, creando l’Atp. È una molecola che rappresenta la principale “moneta” energetica della biologia, un po’ come i contanti per l’economia. Quando una cellula ha bisogno di energia per eseguire una funzione (per esempio costruire nuove proteine) usa l’Atp.

Quando i mitocondri sono esposti alla luce rossa o infrarossa, la catena di trasporto degli elettroni funziona più rapidamente e il corpo produce una quantità maggiore di Atp, un processo che Fosbury chiama “fotometabolismo”. Il meccanismo esatto è ancora oggetto di discussione, ma è noto che le cellule malate spesso mostrano una carenza di Atp. Secondo Jeffery, questo spiegherebbe come mai la terapia a base di luce rossa abbia effetti positivi.

E spiegherebbe anche perché eliminare la luce rossa possa essere dannoso. Jeffery sottolinea che tutte le forme di vita sulla Terra si sono evolute in un ambiente ricco di luce rossa e infrarossa, mentre oggi gli esseri umani vivono soprattutto in ambienti che ne sono privi. Il risultato è una produzione di Atp più lenta. Come se non bastasse, abbiamo riempito i nostri ambienti interni di lunghezze d’onda più corte sotto forma di luci blu provenienti dagli schermi e dai led. La luce blu inibisce la produzione di Atp rallentando la catena di trasmissione degli elettroni. Un doppio svantaggio, insomma.

Le conseguenze sono insidiose. Fosbury paragona la luce ad ampia lunghezza d’onda a una vitamina, e definisce gli effetti della sue privazione lo “scorbuto del ventunesimo secolo”, un riferimento alla patologia provocata dalla carenza di vitamina C che nel diciottesimo secolo colpiva decine di migliaia di marinai. Come lo scorbuto, il disturbo può passare inosservato. “Gli effetti della carenza si accumulano lentamente nel tempo”, spiega Jeffery.

Non è solo stare all’aperto, ma in particolare assorbire luce rossa che ha effetti benefici. Uno dei sintomi dello scorbuto del ventunesimo secolo è un alto livello di glicemia, che se non viene affrontato può evolversi nel diabete di tipo 2. Questo disturbo è dovuto al rallentamento della catena di trasmissione degli elettroni, che usa il glucosio come principale carburante.

Un paio d’anni fa Jeffery ha dimostrato che un’esposizione di 15 minuti alla luce rossa attenua il picco glicemico che si verifica dopo aver assunto una grossa dose di glucosio. Inoltre il ricercatore ha condotto esperimenti in alcuni uffici senza finestre e illuminati dai led all’interno dello University college London. Quando ha introdotto la luce ad ampia lunghezza d’onda generata da una lampadina a incandescenza smorzata, ha scoperto che gli occupanti presentavano in media una glicemia più bassa rispetto ai colleghi che erano rimasti negli ambienti illuminati esclusivamente dai led.

“I mitocondri ricevono una spinta dalla luce rossa”, spiega Jeffery. Uno studio pubblicato a gennaio ha raggiunto conclusioni simili. Un gruppo di ricercatori dell’università di Maastricht, nei Paesi Bassi, ha preso in esame 13 individui affetti da diabete di tipo 2 che avevano trascorso 4,5 giornate lavorative in uffici illuminati dai led e poi altri 4,5 esposti alla luce naturale negli stessi ambienti. Nel secondo caso le analisi della glicemia sono risultate molto migliori.

Jeffery è preoccupato anche da altre patologie associate all’invecchiamento, specialmente quelle neurodegenerative. Una delle loro cause, dice, è la disfunzione mitocondriale, indotta da un’esposizione insufficiente alla luce rossa. Diversi studi clinici hanno dimostrato che la luce nel vicino infrarosso può rallentare il deterioramento cognitivo legato all’età. Un esperimento recente condotto su quasi 88mila persone di età compresa tra 60 e 70 anni ha riscontrato che nel corso di otto anni, i soggetti più esposti alla luce solare presentavano un’incidenza significativamente minore dei sintomi di demenza, anche se al momento le cause di questa correlazione non sono state determinate con certezza. Mitrofanis, intanto, ha dimostrato in un esperimento sui primati che la luce rossa può prevenire il morbo di Parkinson.

Anche i tumori e le malattie cardiovascolari sono stati collegati all’insufficienza di luce solare. Quando il dermatologo Richard Weller dell’università di Edimburgo ha analizzato i dati relativi a più di 400mila adulti per uno studio non ancora pubblicato, ha scoperto che i soggetti abitualmente esposti ai raggi ultravioletti (un indicatore dell’esposizione alla luce solare in generale) avevano una probabilità più bassa di morire a causa di tumori e malattie cardiovascolari.

Mitrofanis sottolinea che il successo della terapia basata sulla luce rossa potrebbe derivare semplicemente dalla capacità di correggere una carenza di luce rossa. “Forse si tratta solo di ripristinare un processo che è stato compromesso perché viviamo quasi esclusivamente in ambienti illuminati da luce blu”, spiega.

Il fatto che la luce a onde ampie acceleri la produzione di energia non nasce dal caso. Fosbury e Jeffery sostengono che è una caratteristica fondamentale dei sistemi viventi. Secondo loro la vita si è evoluta in modo da sfruttare questa risorsa abbondante massimizzando l’efficienza della produzione di Atp. “La vita sulla Terra si è sviluppata per quattro miliardi di anni sotto la luce del Sole e si è adattata alle proprietà dei raggi solari”, spiega Fosbury.

Uno di questi adattamenti è la capacità di raccogliere e immagazzinare i fotoni. “Il corpo umano è letteralmente fatto per assorbire quanta più luce possibile nell’infrarosso”, dice Zimmerman. La quantità di energia luminosa che incorporiamo ogni giorno è sbalorditiva, aggiunge: “La luce solare è la principale fonte di energia del nostro corpo. È il doppio rispetto al cibo, se non il triplo”.

Quando la luce solare penetra nell’organismo, si disperde rimbalzando ripetutamente tra cellule e organelli – anche decine e centinaia di volte, spiega Fosbury – fino a quando colpisce una molecola che può assorbirla, scaricando energia durante il processo. Questo significa che un fotone di luce rossa o infrarossa resta all’interno del corpo molto più a lungo di quanto farebbe se si limitasse ad attraversare l’organismo in linea retta. È quello che vediamo quando appoggiamo il polpastrello sulla torcia.

La destinazione finale dei fotoni è casuale, ma ogni tanto sono immagazzinati da un componente della catena di trasporto degli elettroni. Gli scienziati stanno cercando di stabilire se le molecole d’acqua situate nei mitocondri abbiano un ruolo cruciale nella conversione della luce in energia. Quando assorbono energia da un fotone, vibrano più rapidamente e facilitano il passaggio degli elettroni lungo la catena. Fosbury sottolinea che a ogni tappa della catena, gli elettroni devono superare una barriera di circa 0,75 elettronvolt, quasi esattamente la stessa quantità di energia prodotta da un fotone di luce a lunghezza d’onda ampia. Senza la luce rossa che ha guidato la nostra evoluzione, assumiamo una quantità di energia molto inferiore.

Fortunatamente la soluzione a questa piaga moderna è semplice: ricaricate le vostre “batterie” di luce ogni volta che potete, esponendovi ai raggi solari o alle lampadine incandescenti. Esistono anche dispositivi per la terapia a luce rossa, ma molti sono troppo potenti e possono accelerare eccessivamente la produzione di energia cellulare, favorendo le infiammazioni. Naturalmente l’esposizione alla luce solare comporta dei rischi, ma l’abbigliamento e le creme solari bloccano la luce ultravioletta nociva, permettendo alla luce rossa e infrarossa di penetrare nel nostro corpo.

A chi è intrappolato negli uffici moderni, Jeffery raccomanda di acquistare una lampada a intensità regolabile con una lampadina a incandescenza e metterla sulla scrivania. “Anche quando la luminosità è estremamente ridotta, la lampadina tradizionale produce comunque una grande quantità di luce infrarossa”, spiega il ricercatore. Non esiste una specifica lunghezza d’onda magica, dunque un led rosso sarà probabilmente meglio della mancanza totale di luce rossa, ma comunque non è neanche lontanamente efficace quanto la luce rossa ad ampio spettro prodotta dalle lampadine a incandescenza e dal Sole.

Secondo Jeffery per fare davvero la differenza servirebbe un cambiamento nella mentalità di chi progetta e gestisce gli edifici moderni. La ricerca dell’efficienza energetica è sicuramente lodevole, ma comporta alcune conseguenze negative. In ogni caso, per migliorare la situazione non è necessario sacrificare l’efficienza. Certo, le lampadine a incandescenza sono estremamente inefficienti come fonte di luce visibile, dato che producono soprattutto luce infrarossa, cioè calore. Tuttavia il consumo energetico di una lampadina a incandescenza fortemente smorzata non supera quello di un led, quindi non ci sarebbero costi ulteriori, mentre avere dipendenti più sani permetterebbe grandi risparmi. “Possiamo migliorare la salute delle persone semplicemente ripristinando le grandi lunghezze d’onda che oggi non penetrano più negli ambienti lavorativi”, spiega Jeffery.

“Un cambiamento è davvero necessario”, sottolinea Alistair Nunn, direttore del settore scientifico della Guy foundation di Londra che sostiene la ricerca sulla biologia quantistica e le sue applicazioni nel campo della medicina.

Alcuni segnali di cambiamento cominciano a vedersi, per esempio negli ospedali. Diversi studi hanno dimostrato che la luce infrarossa nei reparti ospedalieri porta a un miglioramento dei risultati clinici, anche nei ricoveri brevi. Inoltre sappiamo da tempo che i pazienti esposti alla luce del Sole in media vengono dimessi prima rispetto a quelli ricoverati in stanze senza finestre. Ora alcuni ospedali stanno agendo di conseguenza.

Di recente Jeffery e i suoi collaboratori hanno condotto uno studio sulla luce nell’unità di terapia intensiva del King’s college hospital di Londra. “È un edificio splendido, ma all’interno manca del tutto la luce a onde lunghe”, spiega il ricercatore. “Ho detto ‘ovviamente mi preoccupo dei vostri pazienti, ma mi preoccupo anche del vostro personale’”. La direzione sanitaria ha accolto il consiglio e a maggio ha inaugurato un nuovo reparto all’aperto con sei posti letto sul tetto della struttura.

Altri due ospedali londinesi stanno valutando la possibilità di allestire spazi esterni per i pazienti in terapia intensiva. “Credo che seguiranno l’esempio, perché non si possono permettere di non farlo”, spiega Jeffery.

Anche se non siete in terapia intensiva, nemmeno voi potete permettervi il rischio di contrarre lo scorbuto del ventunesimo secolo a causa di una dieta ricca di luce ultraprocessata. “Senza luce rossa si può sopravvivere, ma non si può vivere una vita sana”, conclude Jeffery. ◆ as