Hvad gør stråling for levende celler?
Effekten af stråling på levende celler varierer afhængigt af typen, eksponeringens intensitet og cellen. Til vores formål henviser "stråling" til en emission af ioniserende energi, såsom neutroner, fotoner og partikler med høj energi, som gammastråler. Der findes en række forskellige typer, herunder kosmisk stråling fra rummet, jordbunden stråling, der udsendes af radioaktive elementer i jorden, og det, der er menneskeskabt, såsom det, der frigives ved detonationen af en atombombe.
Levende celler håndterer faktisk en god del stråling; omkring 360 millirems om året i for eksempel USA. Millirems er i øvrigt enhedsdosering; de bruges til at beregne resultaterne af eksponering fra ting som røntgenstråler på hospitaler. Det dødelige eksponeringsniveau varierer mellem individer, og det afhænger af eksponeringstypen; en enkelt eksponering er dødelig ved ca. 300.000 millirems, for eksempel, mens højere doser kan tolereres, hvis de er et resultat af langvarig eksponering over tid.
Ved lave niveauer kan stråleskader repareres af levende celler uden skadelige virkninger. Højere doser kan forårsage, at en celle bliver steril, eller de kan forstyrre en celle's evne til at reproducere sig selv ordentligt og forårsage mutationer. Mange kræftformer er for eksempel forbundet med eksponering for stråling, som forvirrer celler, hvilket får dem til at mutere og hurtigt reproducere. Ved ekstremt høje doser forårsager stråling celledød gennem en proces, der kaldes termalisering, som dybest set koger en celle indefra og ud.
Eksponering kan forårsage celleskader på to forskellige måder. I første forstand direkte stråling, skader det direkte et molekyle; som for eksempel når stråling forstyrrer et molekyle af DNA og forårsager celleskader. Det kan også forårsage indirekte skader ved ioniserende molekyler og omdanne dem til potentielt toksiske forbindelser, der interagerer med sunde molekyler og forårsager skade. Oxygen, brint, nitrogen og kulstof er alle meget sårbare over for ionisering; desværre for levende celler udgør disse elementer en stor del af en levende organisme.
Ved meget høje doser vil stråling forårsage massiv skade på organer og væv, som er for omfattende til, at kroppen kan repareres. Dette forårsager akut strålesyndrom, også kendt som strålesyge. Denne tilstand er ofte ekstremt smertefuld og ubehagelig, og den fører til død. Ved lavere doser kan den forårsagede skade være på et mere subtilt niveau, og det kan manifestere sig som kræft eller gennem fødselsdefekter forårsaget af skade på reproduktionsvævet senere i livet. Nogle celler er især sårbare over for skader, især celler, der formerer sig hurtigt; dette er grunden til, at gravide kvinder er nødt til at være omhyggelige med strålekilder, da det kan skade det udviklende foster.
En af de mere farlige årsager til stråling er radioaktive isotoper, fordi disse isotoper ophobes i kroppen og udsender stråling i modsætning til engangseksponering for radioaktive partikler som dem, der udsendes i en røntgenstråle. Af denne grund skal folk, der arbejder omkring radioaktive isotoper, være meget forsigtige, og dem, der bruges i procedurer som medicinsk billeddannelse, har meget korte halveringstider, hvilket betyder, at de hurtigt henfalder og udtrykkes af kroppen.