Эти вредные последствия пострадиационного воздействия называются - биологические эффекты ионизирующих излучений. И к ним относятся: радиационная стимуляция, морфологические изменения, лучевая болезнь, ускорение старения и сокращение продолжительности жизни, гибель, мутагенное действие. И выделяют механизмы биологического действия ионизирующих излучений: прямое и косвенное действие ионизирующих излучений, представления о радиотоксинах, структурно-метаболическая гипотеза, действие радиомиметиков.
Итак, основным актом взаимодействия ионизируюзих излучений с веществом, в том числе, и с веществами клеток живых организмов, является ионизация, при которой происходят отрыв электронов от атомов, возникновение ионизированных состояний атомов и молекул, следствием которых является индуцирование различных химических и биологических реакций в тканях и органах.
Более того, высокоэнергетические излучения электромагнитной и корпускулярной природы способны разрывать любые химические связи и индуцировать, длительно протекающие, химические реакции в клетках, которые развиваются с большими ионными выходами, вовлекая в процессы развития радиационного поражения множество макромолекул, непосредственно незатронутых облучением.
Это значительно усиливает их биологическое действие, повышает общий объём разрушений в клетках организма.
Лучевое поражение — процесс многоэтапный. Эта многоэтапность определяется тем, что само проявление жизни организма, характеризуется различными уровнями. На рисунке 2, к которому ещё не раз придётся обращаться, представлены временные характеристики отдельных процессов развития лучевого поражения и уровней повреждения, происходящих в организме при действии ионизирующих излучений.
Так, атомно-молекулярному уровню соответствуют реакции взаимодействия энергии излучения с атомами и молекулами вещества. Эти процессы быстротечны, и скорость их измеряется временем порядка 10-¹⁵ — 10-¹³ с. Для диффузии продуктов радиационно-химических реакций и процессов усиления поражения, затрагивающих различные системы метаболизма, характерны более медленные скорости — порядка 10-¹⁰ — 10-⁴ с.
Развитие молекулярных повреждений, приводящих к искажению обменных реакций, характеризует биохимический уровень радиационного повреждения, протекающий в течение времени, измеряемого долями секунды, минутами и даже часами.
На ранних этапах развития лучевого поражения происходит взаимодействие излучений с веществом клеток, приводящее к реализации поглощённой энергии, что определяет биологическое действие ионизирующего излучения, радиационное повреждение и гибель организма. Следует отметить, что радиационно-биологические процессы, протекающие в клетке на этом уровне организации живого, совершенно одинаковы, как для животных, так и для растений и для других организмов.
На клеточном уровне развития повреждения, реализующемся в течение первого клеточного цикла (10–12 ч), отмечаются нарушения в делении клеток, появление аберраций хромосом (типы мутаций, изменяющие структуру хромосом). И хотя эти процессы одинаково характерны для всех эукариотических клеток (клетки, содержащие ядро и мембранные органеллы), ввиду особенностей строения растительной клетки и клетки животных, они могут обладать определённой специфичностью.
Но безусловно, наиболее чёткие различия в биологическом действии ионизирующих излучений на растения и животных проявляются при оценке их реакций на уровне организма. И к настоящему времени радиобилогией накоплен достаточно большой фактический материал, свидетельствующий о разнообразных реакциях живых организмов на действие радиации. Описаны всевозможные аномалии роста и развития различных организмов, морфологические изменения отдельных органов и организма в целом, нарушения различных физиологических и биохимических реакций, наследственные изменения, гибель и другие. Все эти явления получили название радиобиологических эффектов (в радиобиологической литературе иногда встречается термин "радиационные эффекты", который более приемлем к описанию физических и химических явлений, происходящих в организме под влиянием радиации, чем биологических). Каждый тип радиобиологических эффектов мы рассмотрим в следующих статьях.