Hva gjør stråling for levende celler?

Effekten av stråling på levende celler varierer, avhengig av type, eksponeringens intensitet og cellen. For våre formål, "stråling" refererer til en utslipp av ioniserende energi, for eksempel nøytroner, fotoner og høyt energiladede partikler som gammastråler. Det finnes en rekke forskjellige typer, inkludert kosmisk stråling fra verdensrommet, landstråling som sendes ut av radioaktive elementer i bakken, og det som er menneskeskapt, for eksempel det som frigjøres ved detonasjonen av en atombombe.

Levende celler håndterer faktisk en god del stråling; rundt 360 millirems per år i USA, for eksempel. Millirems er forresten doseringsenheter; de brukes til å beregne resultatene av eksponering fra ting som røntgenstråler på sykehus. Det dødelige eksponeringsnivået varierer mellom individer og det avhenger av eksponeringstypen; en enkelt eksponering er dødelig ved rundt 300 000 millirem, for eksempel, mens høyere doser kan tolereres hvis de er et resultat av langvarig eksponering over tid.

Ved lave nivåer kan stråleskader repareres av levende celler uten skadelige effekter. Høyere doser kan føre til at en celle blir steril, eller de kan forstyrre cellens evne til å reprodusere seg selv ordentlig, og forårsake mutasjoner. Mange kreftformer er for eksempel knyttet til stråleeksponering som forvirrer celler, noe som får dem til å mute og raskt reprodusere seg. Ved ekstremt høye doser forårsaker stråling celledød, gjennom en prosess som kalles termalisering, som i utgangspunktet koker en celle fra innsiden og ut.

Eksponering kan forårsake celleskader på to forskjellige måter. I første forstand, direkte strålingshandling, skader det et molekyl direkte; som for eksempel når stråling forstyrrer et molekyl med DNA og forårsaker celleskader. Det kan også forårsake indirekte skader ved å ionisere molekyler og gjøre dem om til potensielt giftige forbindelser som samvirker med sunne molekyler og forårsaker skade. Oksygen, hydrogen, nitrogen og karbon er alle veldig sårbare for ionisering; dessverre for levende celler, utgjør disse elementene mye av en levende organisme.

Ved veldig høye doser vil stråling føre til enorme organ- og vevsskader som er for omfattende til å reparere kroppen. Dette forårsaker akutt strålesyndrom, også kjent som strålesyke. Denne tilstanden er ofte ekstremt smertefull og ubehagelig, og den fører til død. Ved lavere doser kan skadene være på et mer subtilt nivå, og det kan manifestere seg som kreft eller gjennom fødselsdefekter forårsaket av skade på forplantningsvevet senere i livet. Noen celler er spesielt utsatt for skade, særlig celler som formerer seg raskt; Dette er grunnen til at gravide må være forsiktige rundt strålekilder, da det kan skade det utviklende fosteret.

En av de farligere årsakene til stråling er radioaktive isotoper, fordi disse isotoper vil samle seg i kroppen og avgi stråling, i motsetning til engangseksponering for radioaktive partikler som de som sendes ut i røntgen. Av denne grunn må folk som jobber rundt radioaktive isotoper være veldig forsiktige, og de som brukes i prosedyrer som medisinsk avbildning har veldig korte halveringstider, noe som betyr at de raskt forfaller og blir uttrykt av kroppen.