Исследователи увидели, что клетки водорослей подо льдом, когда первые фотоны весеннего солнечного света проникли сквозь темноту арктической полярной ночи, поглощают свет при интенсивности, равной теоретическому минимуму для фотосинтеза — менее одной стотысячной части света солнечного дня.

Большинство жизненных процессов работает на солнечном свете. Фотоны проникают сквозь атмосферу и с жадностью поглощаются организмами, использующими свет в качестве источника энергии, такими как растения и водоросли. В процессе фотосинтеза частицы света запускают клеточную реакцию, в результате которой вырабатывается химическая энергия (в виде сахаров), которая затем передаётся по пищевой цепи в сложной взаимосвязи между травоядными, хищниками, падальщиками, разлагающими организмами и другими участниками экосистемы.

В яркий солнечный день фотонов хватает с лихвой. Но что происходит при слабом освещении? Биологи давно интересуются тем, при каком минимальном количестве света может происходить фотосинтез — или какое количество фотонов с какой скоростью должно поступать, чтобы фотосинтетический аппарат клетки мог преобразовывать углекислый газ в кислород и энергию. Расчёты показали, что теоретический минимум составляет около 0,01 микромоля фотонов на квадратный метр в секунду, или менее одной стотысячной доли от освещённости солнечного дня.

На протяжении десятилетий этот расчёт оставался теоретическим из‑за сложностей, связанных с изучением фотосинтеза в условиях слабого освещения. Никто не мог подтвердить его в полевых условиях, хотя на Земле существует множество мест, куда свет едва доходит. Например, каждую зиму в Арктике на высоких широтах солнце, скрытое из‑за наклона оси Земли, исчезает на несколько месяцев. Метровые слои снега покрывают морской лёд и блокируют поступающий свет, оставляя ледяной океан внизу таким же тёмным, как пространство в гробнице. Биологи предполагали, что фотосинтезирующие микроводоросли, обитающие в воде и льду, на время сезона переходят в состояние покоя и ждут возвращения тепла и света.

В документальном фильме 2014 года «Alive Inside» 94-летний Генри, житель дома престарелых, страдающий деменцией, сидит, сгорбившись в инвалидном кресле, опустив голову и скрестив руки. Затем социальный работник надевает на Генри наушники и включает песню Кэба Кэллоуэя 1930-х годов — из его молодости.

Генри открывает глаза. Он поднимает голову, начинает покачиваться в такт музыке, а вскоре начинает петь и оживлённо рассказывать о своих воспоминаниях.

Учёные до сих пор пытаются объяснить такие моменты, как тот, что произошёл с Генри. Знакомая музыка иногда может пробуждать воспоминания и эмоциональные реакции у людей с деменцией, а ритмические звуковые сигналы могут улучшать некоторые аспекты ходьбы у некоторых людей с болезнью Паркинсона или перенёсших инсульт. Сейчас исследователи выходят за рамки общих наблюдений за тем, как музыка облегчает сложные состояния. Они пытаются определить, какие из её компонентов — ритм, темп, знакомость, мелодия или точно синхронизированные сенсорные импульсы — вызывают измеримые эффекты в мозге и теле.

Результаты исследований сильно различаются. Однако в совокупности они указывают на то, что музыка — это не отдельный метод лечения, а совокупность биологических сигналов, и что её терапевтический потенциал может зависеть от правильного соотнесения нужного звукового элемента с нужным участком мозга.