Vad gör strålning för levande celler?
Effekterna av strålning på levande celler varierar beroende på typ, exponeringens intensitet och cellen. För våra ändamål avser "strålning" ett utsläpp av joniserande energi, såsom neutroner, fotoner och högenergiladda partiklar som gammastrålar. Det finns ett antal olika typer, inklusive kosmisk strålning från rymden, markstrålning som släpps ut av radioaktiva element i marken, och det som är av människan, till exempel den som frigörs genom detonationen av en atombom.
Levande celler hanterar faktiskt en hel del strålning; till exempel cirka 360 millirem per år i USA. Millirem är för övrigt doseringsenheter; de används för att beräkna resultaten av exponering från saker som röntgenstrålar på sjukhus. Den dödliga exponeringsnivån varierar mellan individer och det beror på typen av exponering; en enda exponering är dödlig vid cirka 300 000 millirem, till exempel medan högre doser kan tolereras om de är resultatet av långvarig exponering över tid.
Vid låga nivåer kan strålskador repareras av levande celler utan skadliga effekter. Högre doser kan orsaka att en cell blir steril, eller de kan störa en cells förmåga att reproducera sig ordentligt och orsaka mutationer. Många cancerformer är till exempel kopplade till strålningsexponering som förvirrar celler, vilket får dem att muteras och snabbt reproduceras. Vid extremt höga doser orsakar strålning celldöd genom en process som kallas termisering, som i princip lagar en cell inifrån och ut.
Exponering kan orsaka cellskador på två olika sätt. I första meningen, direkt strålningsverkan, skadar den en molekyl direkt; som till exempel när strålning stör en DNA-molekyl och orsakar cellskador. Det kan också orsaka indirekt skada, genom joniserande molekyler, förvandla dem till potentiellt giftiga föreningar som interagerar med friska molekyler och orsakar skador. Syre, väte, kväve och kol är alla mycket sårbara för jonisering; tyvärr för levande celler utgör dessa element en stor del av en levande organisme.
Vid mycket höga doser kommer strålning att orsaka massiva organ- och vävnadsskador som är för omfattande för att kroppen ska kunna repareras. Detta orsakar akut strålningssyndrom, även känt som strålningssjukdom. Detta tillstånd är ofta extremt smärtsamt och obehagligt och leder till döden. Vid lägre doser kan skadorna orsakas på en mer subtil nivå och det kan uppstå som cancer eller genom föddsdefekter orsakade av skada på reproduktionsvävnaderna senare i livet. Vissa celler är särskilt sårbara för skador, särskilt celler som multiplicerar snabbt; det är därför gravida kvinnor måste vara försiktiga kring strålningskällor, eftersom det kan skada det utvecklande fostret.
En av de farligare orsakerna till strålning är radioaktiva isotoper, eftersom dessa isotoper samlas i kroppen och avger strålning, i kontrast till engångsexponering för radioaktiva partiklar som de som avges i en röntgenstråle. Av denna anledning måste människor som arbetar runt radioaktiva isotoper vara mycket försiktiga, och de som används vid procedurer som medicinsk bildbehandling har mycket korta halveringstider, vilket innebär att de snabbt förfaller och uttrycks av kroppen.