Os efeitos da radiação nas células vivas variam, dependendo do tipo, da intensidade da exposição e da célula. Para nossos propósitos, “radiação” refere-se a uma emissão de energia ionizante, como nêutrons, fótons e partículas carregadas de alta energia, como raios gama. Existem vários tipos diferentes, incluindo a radiação cósmica do espaço, a radiação terrestre emitida por elementos radioativos no solo e a produzida pelo homem, como a liberada pela detonação de uma bomba atômica.
As células vivas realmente lidam com uma quantidade razoável de radiação; cerca de 360 milhões de anos por ano nos Estados Unidos, por exemplo. Millirems, aliás, são unidades de uma dosagem; eles são usados para calcular os resultados da exposição de coisas como raios-x em hospitais. O nível de exposição letal varia entre os indivíduos e depende do tipo de exposição; uma única exposição é letal em cerca de 300,000 millirems, por exemplo, enquanto doses mais altas podem ser toleradas se resultarem de exposições prolongadas ao longo do tempo.
Em níveis baixos, os danos causados pela radiação podem ser reparados por células vivas sem efeitos negativos. Doses mais altas podem fazer com que a célula se torne estéril, ou podem interferir na capacidade da célula de se reproduzir adequadamente, causando mutações. Muitos cânceres, por exemplo, estão ligados à exposição à radiação, que confunde as células, causando mutação e reprodução rápida. Em doses extremamente altas, a radiação causa a morte celular, através de um processo chamado termização, que basicamente cozinha uma célula de dentro para fora.
A exposição pode causar danos às células de duas maneiras diferentes. No primeiro sentido, a ação direta da radiação, prejudica diretamente uma molécula; como por exemplo, quando a radiação interfere com uma molécula de DNA, causando danos às células. Também pode causar danos indiretos, por moléculas ionizantes, transformando-os em compostos potencialmente tóxicos que interagem com moléculas saudáveis e causam danos. Oxigênio, hidrogênio, nitrogênio e carbono são todos muito vulneráveis à ionização; infelizmente para células vivas, esses elementos compõem uma grande quantidade de organismo vivo.
Em doses muito altas, a radiação causará danos maciços nos órgãos e tecidos, que são extensos demais para o corpo reparar. Isso causa a síndrome da radiação aguda, também conhecida como doença da radiação. Essa condição geralmente é extremamente dolorosa e desagradável e leva à morte. Em doses mais baixas, os danos causados podem estar em um nível mais sutil e podem se manifestar como câncer ou por defeitos congênitos causados por danos nos tecidos reprodutivos mais tarde na vida. Algumas células são especialmente vulneráveis a danos, especialmente células que se multiplicam rapidamente; é por isso que as mulheres grávidas precisam ter cuidado com as fontes de radiação, pois isso pode danificar o feto em desenvolvimento.
Uma das causas mais perigosas da radiação são os isótopos radioativos, porque esses isótopos se acumulam no corpo e emitem radiação, em contraste com a exposição única a partículas radioativas como as emitidas em um raio-x. Por esse motivo, as pessoas que trabalham com isótopos radioativos devem ter muito cuidado, e as usadas em procedimentos como imagens médicas têm meia-vida muito curta, o que significa que elas decaem rapidamente e são expressas pelo corpo.