То, что радиация плохо влияет на живые организмы известно всем, но мало кто знает, что конкретно происходит в клетках и почему именно этот тип излучения (в отличии от радиочастного или инфракрасного) так губителен для всего живого.
Радиация – это обобщённое название различных видов излучений (альфа, бета, гамма и других), обладающих уникальной способностью ионизировать атомы вещества. В результате этого процесса происходит изменение структуры атома.
Электроны, с помощью которых он соединяется с другими атомами выбиваются направленным потоком радиации. Из-за этого атом превращается в ион+ (положительно заряженную частицу), а химическое соединение, которое он образовывал теряет стабильность и разрушается.
И если для объектов неживой природы нет никакой разницы в каком состоянии находятся их атомы, то вот для живых организмов это имеет решающее значение.
На микроуровне каждый организм представляет собой огромное количество молекулярных машин. К ним относятся различные белки (рецепторы, двигатели, насосы), углеводы (структурные элементы) и нуклеиновые кислоты (днк и рнк), которые хранят информацию об их структуре, функциях и сборке.
Если сильно упростить и визуализировать, то клетка внутри выглядит примерно так. Огромное количество различных молекулярных машин выполняющих свою функцию под контролем генетического аппарата (ДНК).
Радиация для них подобна выстрелу из ружья. Ионизирующее излучение, как дробь разрушает клеточные структуры, из-за чего работа клетки нарушается. Транспортеры не переносят, рецепторы не воспринимают, энергия не выделяется.
Чем больше ружье (участок облучения) и дроби в патроне (его интенсивность), тем больше будет ущерб.
В результате эволюции биологические объекты выработали некоторую устойчивость к радиации. Если радиационный фон не превышает норму (для человека это ~20 микрорентген в час), то естественные механизмы самообслуживания и ремонта позволяют сохранять работоспособность элементов клетки. Впрочем, любая доза радиации негативно влияет на организм, тут действует железный принцип “чем меньше, тем лучше”.
Лучевое поражение
Если радиационное излучение слишком сильное, то клетки получают ущерб несовместимый с нормальной жизнедеятельностью. Важные молекулы и белки разрушены, информация о правильном порядке сборке и ремонте машин повреждена. Происходит некроз, сначала отдельных клеток, а потом и целых тканей, и органов.
Радиация, рак и потомство
Но даже если организм не погиб напрямую от лучевого поражения, долгосрочные эффект от получения повышенной дозы радиации могут проявиться позже.
Из всех клеточных структур наибольшее значение для жизни имеют нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК). Это закрученные молекулы, которые хранят информацию о том, как собирать и обслуживать все молекулярные машины, которые находятся в клетке. Ионизирующее излучение может “выбить” несколько молекул из последовательности, из-за чего генетический код организма будет нарушен.
Это лишает клетку генетической стабильности, повышает риск возникновение мутаций. Эти клетки с большой вероятностью могут переродится и дать начало различным опухолям, а изменения в половых клетках приводят к тому, что и потомство тоже будет обладать дефектными генами.
Впрочем, это не означает, что радиационное излучение, полученное родителем, гарантированно нанесет ущерб его потомству. Например, вот в этой статье (https://www.bbc.com/russian/features-56853004) учёные изучали появление новых мутаций у детей ликвидаторов Чернобыля, и в результате полного обследования геномов найти мутации, связанные с воздействием радиации на родителей, не удалось.
Впрочем, вряд ли кто-то станет рисковать и проверять это исследование на большей статистической выборке. Дзен: https://dzen.ru/mysli_biologa
