جميع الأشياء الحية وغير الحية تُولّد مجالاتٍ كهرومغناطيسية بسبب الإثارة الحرارية لجسيماتها ذات الشحنات الكهربائية. المجالات الكهربائية المتولدة حراريا تكون عشوائيةً وغير متماسكة. ويبدو أن المجالات الكهرومغناطيسية المتولدة من قبل المنظومة الحية هي جزء مكمل من المنظومة، وهي جزء من العمليات الهادفة لها. إن المنظومات الحية هي منظومات ديناميكا حرارية مفتوحة، وليست في حالة توازن، وبذلك فهي تتمكن من تخفيض الإنتروبي (زيادة النظام)؛ ولهذا السبب، فإن الطيف الكهرومغناطيسي لها يمكن أن ينحرف عن الطيف الحراري؛ وبناءً على ذلك يكون المجال الكهرومغناطيسي للخلايا متماسكا كموميًّا يُمكِّن من النقل الكفوء للطاقة والمعلومات من خلال أنماط التداخل.

الفعاليات المختلفة في الخلية تترافق مع شحناتٍ تتحرك في المكونات الخلوية ويمكن أن تُولّد مجالا كهرومغناطيسيا؛ فقد افترض (1969 ,1986) Fröhlich أن المنظومات البيولوجية تُظهر تذبذبات طولية متماسكة لتراكيبها المستقطبة كهربائيا. وحيث إن هذه التراكيب تحتوي شحنات كهربائية بالضرورة، فبإمكانها تحت ظروف معينة أن تولد مجالًا كهرومغناطيسيًّا عند تذبذبها معظم البروتينات في الخلية تنطبق عليها هذه المواصفات. عند توافر طاقة تتعدى مستوى حرجًا تتذبذب هذه التراكيب لا خطيًّا، وتختزن الطاقة بطريقة عالية التنظيم، وتجعلها تسلك سلوك الموصلات الفائقة والموائع الفائقة، حيث تصبح الجزيئات متماسكة. مصدر الطاقة هنا هو الأيض والتذبذب اللاخطي للمنظومة ينتج عن مجال قوي من الكهربائية المستقرة. وحيث إن غشاء الخلية يمتلك مجالات كهربائية مستقرة عالية جدًّا، جعل Fröhlich يعتقد أن غشاء الخلية هو مصدر التذبذبات وبالتالي مصدر المجالات الكهرومغناطيسية في الخلية، وأثرها في عمليات تنظيم أو تشويه النمو. وبعد اكتشاف الهيكل الخلوي، توجهت الأنظار نحو الأنيبيبات الدقيقة باعتبارها تلبي توصيفات Fröhlich كونها تتألف من وحدتي البروتين تيوبيولين (Tubulin) عالية الاستقطاب الكهربائي وتُشكّل أنابيب طويلة، مجوفة بقطر نانوي، تدار من قبل أجسام مركزية قُرب نواة الخلية. وتتميز هذه الأنيبيبات بالقدرة على توالي النمو (من خلال البلمرة) أو التحلُّل (فك البلمرة). حالة اللااستقرار الديناميكية هذه تُوفِّر مصدرًا ثابتًا للطاقة من خلال تفكُّك وإعادة تركيب وحدات التيوبيولين الغنية بجزيئات GTP الخازنة للطاقة، كما يمكن أن تتغذى بالطاقة المتبددة من الميتاكوندريا؛ فمن المعروف أن كفاءة الميتاكوندريا في إنتاج الطاقة خلال التنفس بشكل جزيئات ATP حوالي 40%. باقي الطاقة سيتبدد بشكل ذبذبات تحت حمراء، إضافةً إلى إشعاعات تحت حمراء وأشعة ضوئية (1991.Hide et al). كما تمثل الميتاكوندريا مصدرًا لمجالات كهربائية مستقرة قوية بحدود 10⁶ فولت/م بسبب تكون تدرج أيونات الهيدروجين. هذا المجال الكهربائي يمكن أن يخترق السائل الخلوي حيث توجد الأنيبيبات الدقيقة. ويضيف (2010) .Cifra et al بأنه صار من الواضح أن المنظومات البيولوجية المثارة إلكترونيًا يمكن أن تُولّد انبعاثَ فوتونات فوق الضعيفة في مناطق الأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئي. ويمكن أن يرجع ذلك إلى تكوين جذور الأوكسجين الفعالة (Reactive Oxygen Species-ROS) والتي تتكون بشكل كبير في الميتاكوندريا. وافترض Popp أن الـ DNA في النواة هي المصدر الرئيس للإشعاع المحفّز أو التلقائي المتماسك كموميًّا بسبب وجود النكليوتيدات والطاقة المنتجة من أيض الخلية.

ويُوضّح (1999) Popp الدور الفعّال للفوتونات الحيوية داخل الخلية الحية؛ فعلى الرغم من صغر حجم الخلية حيث إن قطرها في الأحياء الحقيقية النواة هو 10 مكم، فإنها عالية الفعالية الأيضية حيث يحصل فيها 100000 تفاعل في الثانية. وفي كل تفاعل ثمة حاجة لطاقة تنشيط تُمكِّن من تحوُّل المادة أو المواد المتفاعلة إلى معقد حالة انتقالية والذي يتحلل في النهاية إلى ناتج طاقة التنشيط هذه تكون في مدى الموجات الميكروية إلى فوق البنفسجية. وبعض أو ربما كل التفاعلات الكيموحيوية تحصل من خلال استغلال فوتون من المحيط الكهرومغناطيسي للخلية. وبعد تنشيط التفاعل يعود الفوتون إلى حالة التوازن للمحيط، ويُصبح جاهزا للتفاعل التالي. إن فوتونا واحدًا يكفي لإنجاز 10⁹ تفاعلات كيميائية مختلفة في الثانية، كون معدَّل زمن التفاعل هو ثانية/ ^9–10. وهكذا فإن شدة واطئة من الفوتونات قد تكون كافية لتسيير جميع التفاعلات في الخلية في ظل مسير يتحكم دائمًا بكل المجال وهو ليس مجالاً حراريا 40فوضويا. علمًا بأنه يتوفر للخلية وفي أية لحظة ما لا يقل عن 10¹⁰ إلى 10⁴⁰ من الفوتونات أكثر مما يتوفر منها في ظروف التوازن الحراري. هذا يُفسِّر سرعة بعض التفاعُلات في الخلية، والتي تفوق كثيرا تلك التي تحصل في ظروف التوازن الحراري. وهكذا فإن شدات الطيف لانبعاث الفوتونات الحيوية يجب أن تُعزى لدرجات حرارة الإثارة (التنشيط)، والتي تفوق كثيرًا درجات الحرارة الفسلجية. وبذلك فإن الفوتونات الحيوية تؤكِّد كون النظم البيولوجية هي بعيدة جدًّا عن حالة التوازن الحراري. كما أن الفوتونات الحيوية تُوفّر الطاقة اللازمة لتنشيط كافة التفاعلات الكيموحيوية في الخلية مكانيًّا وزمانيا.

وبالنسبة للتماسك الكمومي لمجال الفوتون ودوره كمُسيّر عالي الكفاءة يمكن النظر إلى زمن تماسك وليكن ^9–10 ثوانٍ. في هذا الزمن تقطع الموجة الكهرومغناطيسية المنبعثة ما يزيد عن 10سم. هذه المسافة هي أطول 10000 مرة من قطر الخلية. وبذلك من غير الواقعي التفكير بانهيار طور المعلومات ضمن فضاء الخلية. وفي ضوء هذا التآثر الكهرومغناطيسي بين الإشعاع (الفوتونات الحيوية) والمادة الكثيفة ضوئيا في الخلية، من الصعب استبعاد تراكم المجال الكهرومغناطيسي الفائق التماسك لدرجة أن كل جزيئة في المنظومة ترتبط بكل جزيئة أخرى فيها.

ويستعرض (2017) Sanders دور الـ DNA في الاتصالات الخلوية؛ فهو يعتبر هذه الجزيئة كبلورة سائل ذاتِ تركيب شبكي، تتمكَّن من خَزنِ وبَثَّ الفوتونات الحيوية ويُمكن أن تعمل كمجال كمومي. ويبرز أهمية الجزء الأكبر (الإنترونات Introns) من الـ DNA في النقل الكمومي للمعلومات، والذي يُشكّل 95% منها، ولا يشترك في التشفير لبروتينات أو جزيئات RNA. ويعتبر الـ DNA كرقاقة إلكترونية بيولوجية معقدة، والتي تحقق الاتصالات داخل الخلية ومع الخلايا الأخرى داخل جسم الكائن الحي.

ويعتبر (2017) Sanders الضوء على أنه الوسيط الأكثر كفاءةً وسرعة في نقل المعلومات في الطبيعة. كما أن خاصية التماسك الكمومي للفوتونات الحيوية لها التأثير العميق على قدرتها في نقل المعلومات من المعلوم أن موجات الضوء لها تردُّدات مختلفة (تصلح لأن تكون شفرات مختلفة)، والتي يمكن أن تقوم بتشفير المعلومات من الـ DNA في الفوتونات الحيوية. وهكذا تُستخدم الفوتونات الحيوية في استقبال وإرسال ومعالجة المعطيات الكهرومغناطيسية بطريقة ربما تكون مشابهةً لعمل الألياف البصرية، مستشهدًا بالباحث (2003 ,Popp).

ويذكر (2017) Sanders مستشهدًا بـ (2013) Feldman أن تضفير ثمانية شعاعات من الضوء جعلها تتخذ شكلا لولبيا شبيهًا بلولب الـ DNA والذي انطلق في الفضاء. في هكذا شعاع لولبي يُمكن إرسال 2.6 (ثانية / تيرا بت) من المعلومات. ومثل هذا الشعاع اللولبي يمكن أن يمسح ويُشفّر أجزاء من الـ DNA ويُرسل معلومات هائلة، ويُضيف بأن تعريض أنابيب اختبار تحتوي على DNA إلى ضوء ليزر متماسك كموميا تلتفُ أشعة الليزر حول لولب الـ DNA وكأنها تُقاد بتركيب جزيئة الـ Kaznacejev & Michailova, 1981; Garjajer et al) DNA

اللفافة (Fascia) هي نسيج رابط يُغلِّف جميع أعضاء الجسم، ما يُوفِّر استمرارية تركيبية تُسهم في تكوين الشكل وأداء الوظائف لكل نسيج وعضو في الجسم. لمنظومة اللفافة وسائل اتصال مختلفة تشمل النبضات الكهربائية بالارتباط أو بمعزل عن الجهاز العصبي. كما تمتلك اللفافة وسائل اتصال سائلة من خلال وجود شبكة قنوات بوغان (Bonghan ducts) التي تنقل المعلومات إلى مختلف مناطق الجسم بمعزل عن اللمف والدم. ويستخدم نسيج اللفافة الجزيئات الأيضية في الاتصالات النسيجية. كما تستخدم اللفافة العضلية الضغط الميكانيكي من خلال الانبساط والتقلُّص لضبط شكل الخلايا. ولكن تبين مؤخرًا أن نسيج اللفافة يستخدم وسائل اتصال أخرى؛ تشمل الصوت الصادر عن انزلاق طبقات اللفافة على بعضها، والضوء الذي ينبعث دوريا من قبل النسيج وهو بشكل فوتونات حيوية 2018 ( ,.Bordoni et al). وإن آليات الاتصالات الخلوية تعتمد على الفسلجة وميكانيك الكم (2018 Bordoni & Simonelli).

لقد أكد عدد من الباحثين تكون وعمل الفوتونات الحيوية في الجهاز العصبي؛ فقد كشف (1995.Isojima et al) وجود الفوتونات الحيوية في شرائح الحصين ((Hippocampal في الفئران؛ حيث تغيرت كثافتها مع النشاط الأيضي للخلايا العصبية. وأظهر (1999) Kobayashist صورًا لانبعاث الفوتونات الحيوية في دماغ الفئران وارتباطها بالحالة الفسلجية، ونشاط الميتاكوندريا (شكل8-9). كما أكد،.Kataoka et al 2001)) انبعاثَ الفوتونات الحيوية في أنسجة دماغ الفئران وارتباطها بالحالة الفسلجية له. وبين (2016) ,.Salari et al مسؤولية الفوتونات الحيوية عن ضوضاء العتمة في شبكية العيون.

منطلقا من تصوير انبعاث الفوتونات الحيوية في دماغ الفئران يعتقد (2014) Tang & Dai أن الفوتونات الحيوية يمكن أن تلعب دورًا في نقل المعلومات العصبية، والتي يُمكن أن تُسهم في فهم الوظائف العليا في الدماغ؛ كالبصر والتعلم والذاكرة والإدراك والوعي. وبين الباحثون الدور المحفّز للكلوتامات؛ وهي نواقل عصبية رئيسة ولتفاعلات الأكسدة في الميتاكوندريا. وأكَّد الباحثون أن نشاط الفوتونات الحيوية في الجسم الثفني (Corpus callosum) والمهاد (Thalamus) من الدماغ ينشأ من المحاور ونهاياتها، وأن زيادة الفسفرة لبروتين التيوبيولين تاو يؤدي إلى انخفاض مهم في نشاط الفوتونات الحيوية في هذه المناطق. هذه النتائج تُرجّح نقل الفوتونات خلال المحاور العصبية، والتي يمكن أن تكون وسيلةً جديدةً لنقل المعلومات العصبية.

شكل 9-8: (a) صورة لانبعاث الفوتونات الحيوية في دماغ الفأر الطبيعي خارج الجمجمة مقارنة مع (b) حيث الدماغ في حالة انخفاض مستوى الأوكسجين (c) .(Ischemia) صورة ثلاثية الأبعاد لـ (a) و (d) صورة ثلاثية الأبعاد لـ (b) عن: (1999) ,Kobayashi et al.

اقترح Kumar et al,. (2016) إمكانية ان يكون للفوتونات الحيوية دور في الاتصالات العصبية كإشارة، إضافة الى الإشارات الكهروكيميائية الأخرى. وافترضوا ان يكون غمد المايلين للمحور العصبي هو الناقل للفوتونات الحيوية، والذي يمكن من النقل الفائق السرعة للمعلومات العصبية، ويمكن من حل المعضلة الترابط العصبي. وابرز Wang et al., (2016) أهمية استخدام التقنيات الحديثة في كشف الفوتونات الحيوية كجهاز تصوير الفوتونات الحيوية (UBIS) مع جهاز تحليل طيف الفوتونات الحيوية (BSAD) في توضيح دور الكلوتومات في تحفيز انبعاث الفوتونات الحيوية ونقلها في الدماغ. كما أشاروا إلى الحاجة العالية للطاقة في أنشطة الدماغ في الحيوانات العليا والإنسان باستغلال طاقة الفوتونات الحيوية ذات الطيف الأحمر القريب من الأشعة تحت الحمراء في دماغ الإنسان المترافق مع زيادة الذكاء، والذي يُمكن أن يُشير إلى اقتصاد الطاقة.