Lichtonderzoeker John Ott

Moderne mens komt chronisch vol-spectrum licht tekort, zegt onderzoeker. Oplossing in de vorm van vol-spectrum lampen.

"Planten kunnen niet leven zonder licht: een plant in het donker wordt gelig en slap, en gaat dood. Vogels reageren met een lied op het krieken van de dag. En winterdepressieve mensen reageren goed op extra licht". Maar dan hebben we het wel zo'n beetje gehad. Fout, betoogde de Amerikaanse onderzoeker John Ott vijfentwintig jaar geleden al. Mens en dier hebben veel meer behoefte aan licht dan we denken. Een eerste kennismaking met het onderzoek van een lichtpionier.

Toeval bestaat niet, zeggen ze. Maar op het moment dat de video afslaat, zit ik ineens midden in een televisiereclame waarin Kraaikamp senior, met een op een duikbril lijkende zonnebril, voor een sterke lamp zit te mopperen over zijn winterdepressie. Junior staat elders in beeld zonnige toastjes te smeren om pa wat op te vrolijken.
Ik heb juist een ruim uur video achter de rug over de invloed van licht. Maker en hoofdpersoon: John N. Ott. Oud-bankier, fotograaf en later in zijn loopbaan: lichtonderzoeker. Het fenomeen winterdepressie komt in de video niet voor, maar wel een ongelooflijk aantal andere onderwerpen. John Ott ziet licht als een onmisbaar voedingsmiddel. Hoe hij tot deze stelling komt, probeert de video duidelijk te maken. In een razend tempo worden onderzoeken en experimenten aangestipt. De ene nog opmerkelijker dan de andere.
De video dateert van vóór 1974. Juist ja, meer dan een kwart eeuw geleden. Alles draait om daglicht, gloeilamplicht en TL - en de wisselende invloed daarvan op plant, dier en mens. Tijd om de pionier op dit terrein eens in het door hem zo gewaardeerde zonnetje te zetten.

Fotografie
Het begint allemaal in 1927. Ott zit op de middelbare school. Zijn grootste hobby: het fotograferen van groeiende en bloeiende planten. Als hij na zijn schooltijd bij een Amerikaanse bank komt te werken, krijgt hij minder tijd voor deze uit de hand gelopen hobby. Hij schaft apparatuur aan waarmee automatisch om de zoveel tijd foto's te maken zijn - de zogenaamde time-lapse-fotografie. Uitermate geschikt voor het aanschouwelijk maken van de bloei van planten. Tijdens het filmen van de groei van planten ontdekt de Amerikaanse fotograaf John Ott toevalligerwijs dat het geslacht van de bloemen van de pompoenplant afhangt van de kleur van het licht.

Elke seconde, of elke minuut, of elk kwartier, kan er een foto worden gemaakt, zonder dat de fotograaf zelf op de ontspanner hoeft te drukken. Zet deze foto's achter elkaar en je hebt een filmpje waarin een bloem binnen een paar seconden open gaat, of een plant in een paar seconden tot volle wasdom komt - wat in werkelijkheid dagen tot weken kost. John Ott neemt zijn hobby serieus. Op een gegeven moment wil hij de groei van bananen fotograferen - van de bloei tot het rijpen van de trossen. Hiervoor heeft hij tien camera's gereed staan die twee jaar lang 24 uur per dag foto's zullen maken. De camera's kunnen naar achteren en naar voren rijden over een vernuftig systeem van rails, zodat steeds de meest ideale positie kan worden ingenomen om de groter wordende trossen in beeld te krijgen. Alle camerabewegingen doktert Ott van tevoren uit en ook de verplaatsingen over de rails worden geautomatiseerd.

Assepoester
De hobby blijft niet onopgemerkt. In de jaren dertig krijgt hij zijn eerste commerciële opdrachten. Scholen, hoveniersclubs en bedrijven huren hem in om de groei en bloei van planten aanschouwelijk in beeld te brengen. Later zal hij op dezelfde manier het actie-element in de baseballsport fotograferen. En nog weer later werkt hij mee aan een onderzoek van de NASA naar de groei van planten in ruimtesatellieten.

In de jaren vijftig is het Walt Disney die bij hem aanklopt. Disney wil een serie opnamen van een pompoen - van het moment van bloeien tot het afrijpen van de pompoen. Dat blijkt lastiger dan verwacht. [...] Hoe graag hij de klus ook wil klaren, Ott slaagt er niet in mannelijke bloemen aan zijn pompoenplanten te laten groeien. En daarmee krijgt hij ook geen pompoenen. Hij laat het project rusten. Als hij de experimenten in een later stadium weer wil hervatten, blijken de TL-buizen waarmee hij het licht van het dakraam aanvult, te flikkeren en vervangen te moeten worden. Hij gaat naar de winkel om een paar nieuwe buizen te kopen. En hij begint opnieuw. Tot zijn verbazing stoot hij nu ineens op het tegenovergestelde resultaat: de vrouwelijke bloemen ontwikkelen zich voorspoedig, maar dit keer vallen de mannelijke bloemen voortijdig af. Na allerlei mogelijkheden te hebben nagetrokken, komt Ott uit op de typen TL-buis die hij heeft gebruikt. In de eerste sessies zat het TL-licht wat meer aan de roze kant. Terwijl de TL-buizen uit de winkel een wat witter licht verspreidden, met minder rood en meer blauw erin. Het begin van een hele reeks nieuwe proeven. Ott merkt dat hij de bloei van zijn pompoenen op deze manier bijna 100 % nauwkeurig kan sturen - ofwel in de richting van mannelijke ofwel in de richting van vrouwelijke bloemen: een eerste aanwijzing dat verschillende golflengtes in het lichtspectrum verschillende effecten kunnen hebben.

Akkerwinde
Een tweede aanwijzing krijgt Ott als hij voor een groot zaadbedrijf het in bloei komen van een plant genaamd Akkerwinde moet vastleggen. Ott meent dat de film in twee weken klaar moet kunnen zijn, maar het zal een paar jaar gaan duren. Elke keer als Ott denkt dat de planten morgen wel zullen bloeien, verschrompelen de bloemknoppen, om vervolgens af te vallen. Wat doet hij verkeerd? Krijgen ze niet genoeg water of voedingsmiddelen? Of is het ook hier een lichtprobleem?

In die jaren werkt Ott in zijn vrije tijd bij een televisieprogramma over tuinieren. Hij moet een commerciële bloemist interviewen. De man vertelt hem dat hij door de hoeveelheid licht te doseren de bloemen kan laten bloeien wanneer hij en de consument dat willen. Ott, gekweld door de zijn ervaringen met de Akkerwinde, besluit de lampen boven de planten 's nachts uit te doen. Maar ook dat helpt niet. Dan raken de films op die hij gebruikt. Hij heeft nog wel een ander soort film in huis, maar daarvoor is een blauw filter voor de lampen nodig. Een filter dat het rode licht tegenhoudt. Dan, wonder boven wonder, komt de Akkerwinde ineens wel tot bloei. De ene plant heeft blijkbaar deze golflengte nodig, de andere die. Of zoals bij de pompoen: zelfs bloemen aan dezelfde plant kunnen verschillende golflengten nodig hebben om tot bloei te komen.

In het zonlicht zit het hele lichtspectrum, zodat planten het buiten altijd doen. Om die reden laat Ott een kas bouwen met kunststoframen die praktisch het hele spectrum van het licht doorlaten. Ramen die hij later in zijn leven ook in zijn eigen huis zal laten aanbrengen. Glas laat bepaalde delen van het lichtspectrum (UV) immers niet door. En appels worden zelfs niet rijp in een kas van glas, ook niet onder gewoon Tl-licht - dat zoals bekend minder infrarood, minder rood en minder UV-licht bevat dan daglicht. Appels hebben kennelijk voor het rijpen ook het deel van het lichtspectrum nodig dat niet door glas heen gaat. Tomaten hebben daar geen last van: afgeplukte onrijpe tomaten worden zelfs in een donkere kast rijp.

Een interessant zijpaadje slaat Ott in als hij van een paar tomatenboeren een aantal viruszieke tomatenplantjes krijgt. Ott zet de zieke planten in zijn nieuwe kunststof-UV-doorlatende kas. Tot zijn verbazing leven de planten weer helemaal op, ze beginnen te bloeien en er vormen zich zelfs tomaten. Iets wat volgens de tomatenboeren onmogelijk zou zijn. De conclusie die Ott trekt, is dat het volledige lichtspectrum de planten zo sterk maakt dat ze het virus de baas kunnen. Robuuste planten teel je niet in een glazen kas, zo formuleert ook de NewYorkPress het eerder dit jaar nog in een terugblik op het onderzoek van Ott - maar in een UV-doorlatende kas. Door de planten in een glazen kas te telen krijgen ze niet alle golflengten die ze eigenlijk nodig hebben. Dat is het verhaal. Later stoot Ott ook bij dieren op een dergelijke samenhang.

Microscoop
In dit stadium is Ott dermate getroffen door alles wat hij ontdekt heeft, dat hij op microscopisch niveau verder wil zoeken. Hij haalt er een microscoop bij. "Tijdens deze experimenten vond ik dingen die nog niemand had gezien of vermoed," zegt hij op de video. Hij fotografeert het bewegen van bladgroenkorrels, die het op de blaadjes vallende licht opnemen en omzetten in energie. Als lichtbron gebruikt hij zonlicht. Vervolgens begint hij de kleur van het invallende licht te sturen door het gebruik van kleurfilters. Het stromingspatroon van de bladgroenkorrels blijkt te veranderen als de kleur van het invallende licht verandert. Zo kan hij de stromingsrichting van de bladgroenkorrels zelfs stilleggen en weer op gang brengen.

Onder licht waar het ultraviolet uit is gehaald, blijken de bladgroenkorrels samen te klonteren en blijkt alle beweging te stoppen. Onder invloed van licht dat wij zien als rood, blijken sommige bladgroenkorrels in een hoek van de cel samen te klonteren, terwijl een ander deel een verkorte route kiest door het midden van de cel. Zodra er weer gewoon daglicht op het weefsel onder de microscoop valt, bewegen alle bladgroenkorrels weer als vanouds. Kennelijk, veronderstelt Ott, heeft de manier waarop de bladgroenkorrels zich voortbewegen invloed op de fotosynthese (= het omzetten van licht in energie door een plant) en dus op de hele celchemie. "Zou dit ook zo werken bij dieren", vraagt hij zich af.

Vogels en muizen
Kippen leggen in de winter minder eieren dan in de zomer. Dat is bekend. En als de stallen worden verlicht, trekt de eierproductie aan. Ook dat is bekend. Ga maar kijken in de eierindustrie. "Kennelijk wordt ook in dieren licht energie omgezet in chemische energie. Hierdoor verandert de chemische samenstelling en de aanmaak van hormonen, wat bij kippen resulteert in het leggen van meer eieren," concludeert Ott.

Hij krijgt de kans hier meer over te weten te komen als hij begin jaren zestig gevraagd wordt mee te werken aan een medisch onderzoek naar het effect van bepaalde medicijnen op de ogen. Het gaat om bepaalde cellen uit het oog van konijnen genomen. Cellen waarvan wordt aangenomen dat ze niet belangrijk zijn voor het kijken. Ott ontdekt dat de lichtfilters in de microscoop die hij gebruikt meer effect hebben op de oogcellen dan de onderzochte medicijnen. Onder invloed van blauw licht treden verdraaiingen op. De invloed van rood licht is nog dramatischer: de celwanden verzwakken en zo kan het cytoplasma uit de cellen lopen, waardoor de cellen zelfs dood gaan.

In een ander onderzoek ontdekt Ott een relatie tussen licht en virussen. Zoals hij ook al bij planten had gevonden. De cellen van een kippenhart vertonen onder blauw licht dezelfde verschijnselen als wanneer de kip een virus onder de leden heeft. "Dierenartsen reageren stomverbaasd," aldus Ott. Rood licht blijkt een even desastreus effect op de kippenhartcellen te hebben als hij eerder zag bij de oogcellen van een konijn.

Aangemoedigd door deze resultaten besluit Ott te kijken wat er gebeurt als hij groepen muizen in bakken met verschillende kleurfilters voor het licht zet. Na drie maanden zijn de staarten van muizen onder roze Tl-licht raar gekruld. Na zes maanden sterven de staarten zelfs af. Ook de huid en de vacht van deze muizen zijn minder gezond. Worden de muizen na drie maanden overgeplaatst in een bak waar het hele spectrum van het daglicht in kan vallen, dan herstellen de staarten zich weer. In een onderzoek naar de vruchtbaarheid van muizen is 100 % van de muizenvrouwtjes in blauwig Tl-licht al na één paring zwanger. Van de muizen in rozig Tl-licht slechts 86 % van de vrouwtjes - zelfs na drie paringen. Alle mannetjes zijn seksueel actief. Ott: "De muizen in het blauwige licht blijken vriendelijker en rustiger dan die in het meer roze licht. Er is een duidelijke neiging naar minder agressief en minder onhandelbaar gedrag."

Licht als voedingsmiddel
Licht bestaat uit verschillende soorten golflengten. Elke golflengte geeft een andere kleur. Een langere golflengte zien wij als roze of rood licht, een kortere als blauw of groen. In Ott's onderzoek lijken juist de korte golflengtes voor problemen te zorgen, omdat die zich het duidelijkst voordoen onder meer roze-achtig Tl-licht of gloeilamplicht. "Toch is dat niet de juist conclusie," aldus Ott. "Niet de aanwezigheid van de korte golflengten is schadelijk, maar het ontbreken van de langere." Hij vergelijkt het met een eenzijdig dieet. Van een eenzijdig dieet word je ziek, je raakt ondervoed. Maar ook van een tekort aan licht kun je ondervoed raken. Malillumination, noemt hij dat. Misschien wel het beste te vertalen als: onderbelichting.

In zonlicht zitten behalve de kleuren die we kunnen zien - door middel van een prisma of een regenboog - ook golflengten die we niet kunnen zien. Licht met een heel korte golflengte (voor ons onzichtbaar) noemen we ultraviolet. Zie bijvoorbeeld het volgende experiment. Er zijn planten die als het donker wordt hun blaadjes intrekken, in de ochtend openen die blaadjes zich weer. In een proef zet Ott dergelijke planten in een donkere kast, waarin voor ons geen zichtbaar licht kan doordringen. Maar ook in die kast gaan de blaadjes van de planten 's morgens omhoog, en 's avonds trekken de planten hun blaadjes weer in. Pas in een kolenmijn, diep in de grond, blijken de planten te reageren alsof het continue nacht is. Ott concludeert hieruit dat sommige planten hun dag- en nachtritme afstemmen op delen van het lichtspectrum die voor ons onzichtbaar zijn. Volgens Ott is dat onzichtbare ultraviolet ook voor mensen van levensbelang. Een overmaat aan UV is inderdaad absoluut schadelijk, aldus ook Ott. Maar onze UV-vrees moet volgens hem ook weer niet doorslaan naar het andere uiterste, een volledig afschermen van licht, want UV kunnen we ook weer niet missen. En dan denkt hij met name aan het langgolvige UV.

Het effect van een zonnebril die geen ultraviolet licht doorlaat, kan groot zijn, ontdekt Ott. De cellen in het oog worden al na een paar dagen dragen van zo'n bril trager en delen niet meer. Een proces dat van nature 's avonds en 's nachts optreedt. Het effect van een teveel aan ultraviolet is echter nog desastreuzer. De cellen in het oog blazen op en het cytoplasma stroomt eruit - de cel sterft. In een interview in 1986 legt Ott het zo uit: "Zonder twijfel is een teveel aan ultraviolet licht schadelijk, vooral het kortgolvige ultraviolet. Maar de angst van mensen om een teveel aan ultraviolet licht te krijgen kan ook doorslaan naar overbescherming tegen zonlicht, en wel zodanig dat er tekorten kunnen optreden in deze heel essentiële en levensondersteunende energie." We maken volgens hem te weinig onderscheid tussen de verschillende typen ultraviolet. "Het leven op onze planeet heeft zich ontwikkeld tegen de achtergrond van een balans tussen een heel klein beetje kortgolvig ultraviolet en relatief veel langgolvig ultraviolet. Een klein beetje teveel van dat kortgolvige ultraviolet kan deze balans al verbreken." Zoals je bijvoorbeeld ziet bij de UV-bruiningslampen met hun piek aan kortgolvig UV. "Dat is de reden dat die lampen bij een overmatige blootstelling zo schadelijk zijn."