Die Auswirkungen der Strahlung auf lebende Zellen variieren je nach Art, Intensität der Exposition und Zelle. Für unsere Zwecke bezieht sich „Strahlung“ auf eine Emission von ionisierender Energie wie Neutronen, Photonen und hochenergetischen geladenen Teilchen wie Gammastrahlen. Es gibt verschiedene Arten, darunter kosmische Strahlung aus dem Weltraum, terrestrische Strahlung, die von radioaktiven Elementen im Boden emittiert wird, und solche, die vom Menschen verursacht werden, wie sie beispielsweise bei der Detonation einer Atombombe freigesetzt wird.
Lebende Zellen kommen tatsächlich mit einer ziemlichen Menge Strahlung zurecht; etwa 360 Millirem pro Jahr in den USA zum Beispiel. Millirem sind übrigens Dosierungseinheiten; Sie werden verwendet, um die Ergebnisse der Exposition von Dingen wie Röntgenstrahlen in Krankenhäusern zu berechnen. Die tödliche Expositionshöhe variiert von Person zu Person und hängt von der Art der Exposition ab; Eine einmalige Exposition ist beispielsweise bei etwa 300,000 Millirem tödlich, während höhere Dosierungen toleriert werden können, wenn sie das Ergebnis längerer Expositionen im Laufe der Zeit sind.
Bei niedrigen Konzentrationen können Strahlenschäden von lebenden Zellen ohne negative Auswirkungen repariert werden. Höhere Dosen können dazu führen, dass eine Zelle steril wird, oder sie können die Fähigkeit einer Zelle, sich richtig zu reproduzieren, beeinträchtigen und Mutationen verursachen. Viele Krebsarten sind zum Beispiel mit einer Strahlenbelastung verbunden, die Zellen verwirrt, sie mutieren und sich schnell vermehren lässt. Bei extrem hohen Dosen verursacht Strahlung den Zelltod durch einen Prozess namens Thermalisierung, der eine Zelle im Grunde von innen nach außen kocht.
Die Exposition kann auf zwei verschiedene Arten Zellschäden verursachen. Im ersten Sinne, direkte Strahlungseinwirkung, schädigt es ein Molekül direkt; zum Beispiel, wenn Strahlung in ein DNA-Molekül eingreift und Zellschäden verursacht. Es kann auch indirekte Schäden verursachen, indem es Moleküle ionisiert und sie in potenziell toxische Verbindungen umwandelt, die mit gesunden Molekülen interagieren und Schäden verursachen. Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff und Kohlenstoff sind alle sehr anfällig für Ionisierung; Leider machen diese Elemente für lebende Zellen einen großen Teil eines lebenden Organismus aus.
Bei sehr hohen Dosen verursacht die Strahlung massive Organ- und Gewebeschäden, die für den Körper zu groß sind, um sie zu reparieren. Dies verursacht ein akutes Strahlensyndrom, auch bekannt als Strahlenkrankheit. Dieser Zustand ist oft äußerst schmerzhaft und unangenehm und führt zum Tod. Bei niedrigeren Dosen kann der verursachte Schaden auf einer subtileren Ebene liegen und sich als Krebs oder durch Geburtsfehler manifestieren, die durch eine Schädigung des Fortpflanzungsgewebes im späteren Leben verursacht werden. Einige Zellen sind besonders anfällig für Schäden, insbesondere Zellen, die sich schnell vermehren; Aus diesem Grund müssen schwangere Frauen in der Nähe von Strahlenquellen vorsichtig sein, da sie den sich entwickelnden Fötus schädigen können.
Eine der gefährlicheren Strahlenursachen sind radioaktive Isotope, da sich diese Isotope im Körper anreichern und Strahlung abgeben, im Gegensatz zu einer einmaligen Exposition gegenüber radioaktiven Partikeln, wie sie bei einer Röntgenaufnahme emittiert werden. Aus diesem Grund müssen Menschen, die mit radioaktiven Isotopen arbeiten, sehr vorsichtig sein, und diejenigen, die in Verfahren wie der medizinischen Bildgebung verwendet werden, haben eine sehr kurze Halbwertszeit, was bedeutet, dass sie schnell zerfallen und vom Körper exprimiert werden.