БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ИЗЛУЧЕНИЙ

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ИЗЛУЧЕНИЙ, постоянное воздействие на биосферу Земли электромагнитных и корпускулярных излучений внеземного и земного происхождения, приводящее к биохимическим, физиологическим, генетическим и другим изменениям, возникающим в живых клетках и организмах. Наиболее мощный источник излучений — Солнце. Энергия электромагнитного излучения Солнца в видимой части спектра улавливается растениями и в процессе фотосинтеза трансформируется в энергию химических связей органических веществ, за счёт которой существует и развивается жизнь на Земле. С действием света связаны информационные и регуляторные реакции организмов (зрение животных, фототаксис, фототропизм, фотопериодизм и др.). Поглощаясь в тканях окрашенными веществами — фотосенсибилизаторами, видимое излучение может опосредованно воздействовать на нуклеиновые кислоты и белки (фотодинамическое действие). Ультрафиолетовое излучение (УФ) Солнца частично проникает через атмосферу и в умеренных дозах оказывает благотворное действие на рост и развитие растений и животных (усиливает обмен веществ, вызывает образование витамина D, повышает сопротивляемость организма). В больших дозах коротковолновое УФ-излучение инактивирует нуклеиновые кислоты и белки, оказывает бактерицидное, эритемное, мутагенное и канцерогенное действие. Вспышки на Солнце, как и гораздо более мощные вспышки на некоторых других звёздах, являются источниками высокоэнергетических космических лучей. Часть космических лучей отклоняется магнитным полем Земли, другая — поглощается верхними слоями атмосферы и только небольшое их количество достигает поверхности Земли, составляя около 30% естественного фона ионизирующих излучений (ИИ). Остальные 70% обусловлены γ–, β– и α–излучениями радиоактивных элементов — тория, урана, радия и продуктов их распада (радон и др.), находящихся в рассеянном виде в земных породах, почве, атмосфере и воде.  Определённый вклад в естественный фон вносят и такие радиоактивные изотопы, как ⁴⁰К, ³Н, ¹⁴С, входящие в состав живых клеток. Высокоэнергетические ИИ глубоко проникают в организм, достигая наиболее радиочувствительных органов — кроветворных, генеративных и др. В основе биологического действия ИИ лежат процессы ионизации и возбуждения молекул, радиационно-химические реакции, нарушающие или изменяющие функции биополимеров, главным образом нуклеиновых кислот и ферментов. Воздействуя на ДНК соматических и генеративных клеток, они способны вызвать мутации, злокачественные перерождение клетки. Поэтому ИИ играют определённую роль в естественной изменчивости организмов, лежащей в основе биологической эволюции, и вместе с тем повышают уровень спонтанно возникающих уродств, генетических заболеваний, канцерогенеза. В середине 20 века были открыты способы расщепления атомных ядер, сопровождаемые мощным ИИ и образованием большого количества искусственных радиоактивных веществ. Технические средства использования ядерной энергии в военных и мирных целях ощутимо увеличивают количество источников ИИ (см. Загрязнение биосферы), а следовательно, и вероятность возникновения различных нарушений у организмов. Большую опасность для человечества представляет использование ИИ в военных целях. При тотальном гамма-нейтронном облучении животных и человека (сопровождающем взрывы атомных и ядерных бомб) в дозах 100 Гр и выше вследствие поражения ЦНС наступает коматозное состояние и смерть в первые 24–48 час, при дозах 5–10 Гр возникает тяжёлая лучевая болезнь. При более низких дозах после острого периода наступает восстановление поражённых тканей и выздоровление. Однако в дальнейшем возрастает вероятность появления отдалённых последствий облучения (рак, лейкемия, катаракта, рождение генетически неполноценного потомства и т. п.). Вследствие развития техники всё более актуальной становится проблема биологического действия неионизирующих электромагнитных излучений с большими длинами волн, таких, как УВЧ, миллиметровые, сантиметровые и дециметровые радиоволны, воздействие которых связано с локальным, неравномерным нагревом ультраструктур тканей и зависит от мощности и модуляции облучения (как правило, оно обратимо). Радиоизлучения метрового и большего диапазонов, по-видимому, биологическим действием не обладают. Регулируемое биологическое действие излучений широко используется в медицине (радиотерапия, рентгенодиагностика, фототерапия, лазеры и др.), микробиологической промышленности, сельском хозяйстве (радиационный мутагенез и др.).