Озонные дыры и гибель человечества

Воздействие излучения на живой организм осуществляется через фотохимические реакции, то есть через химические реакции в клетках, которые вызываются воздействующим светом (фото). Чтобы такие реакции осуществились, надо прежде всего, чтобы свет (излучение) поглотился биомолекулой. Электромагнитная энергия излучения, которая поглощается хромофором, затем преобразуется в химическую энергию. Имея избыток энергии, молекула приходит в возбужденное состояние. Имеются различные электронные возбужденные состояния молекулы. Отдельные из них (например, триплетные) являются наиболее долгоживущими. Так, молекула имеет большую вероятность находиться в этом состоянии. Это значит, что становятся более вероятными определенные фотохимические изменения внутри самой возбужденной молекулы. При взаимодействии возбужденной молекулы с другими окружающими ее молекулами ее избыточная энергия передается им и вызывает в них реакции фотосинтеза, в результате которых образуются определенные продукты.

Под влиянием ультрафиолетового облучения во многих ключевых биологических молекулах и структурах происходят фотохимические изменения. Это такие биологические структуры: нуклеиновые кислоты, протеины, липиды, стероиды, меланин и др. Наибольшую опасность излучение представляет для нуклеиновых клеток, цитоплазмы, мембран и др.

После того как под действием излучения произошли биологические изменения, биосистема сразу же начинает производить определенные химические вещества, которые предназначены восстановить нормальное состояние системы.

В результате запущенных химических реакций биологическая система формирует свой отклик на воздействующее излучение (биологический отклик). Конечным результатом всего процесса может быть выход системы из нормального состояния (болезнь или даже смерть). Но это зависит от дозы (при соответствующем спектре действия).

Ультрафиолетовое излучение действует на живые системы прежде всего путем повреждения хранилища клеточной генетической информации, то есть ДНК. Если ДНК нарушены, то это препятствует восстановлению и копированию данных биосистем (в том числе бактерий или культурных клеток животных).

Кольца пирина и пиромидина нуклеиновых кислот, аденин, тимин и цитезин поглощают максимально излучение с длинами волн от 245 до 280 нм. Основная часть ультрафиолетового излучения находится в диапазоне С и поглощается кожей посредством ДНК, а не протеина или других молекул. В ДНК поглощается ультрафиолетовое излучение с разными длинами волн. В то же время именно ДНК играет главную роль в мутагенезисе и в канцерогенезисе. Поэтому роль повреждения ДНК излучением является ключевой. В результате повреждения ДНК происходит блокирование процессов копирования и перевода, которые существенны для функционирования клеток и их деления. Если достигнут определенный порог повреждения ДНК, произойдет гибель клеток.

Ультрафиолетовое излучение вызывает появление связей смежных пирамидинов в клетках ДНК. При этом образуются цикло-бутанобъединенные соединения пирамидина. Их часто называют димерами пирамидина. При этом образуются тимин-тимин, тимин-цитозин и цитозин-цитозин димеры. Каждая из этих структур может существовать в четырех стереоизмерениях. Эти повреждения в организме существенны. Правда, у людей они обычно восстанавливаются. Под действием ультрафиолетового излучения образуются в ДНК и другие фотопродукты, другие димеры. Ими могут быть односвязные объединенные дипирамидины, тиминлипиды и др. Образуются также недимерные продукты, которые включают тимин, глюкель, цитозин гидрат, кросс-связи ДНК — ДНК и др. Не все из этих повреждений способны восстанавливаться. Большинство из них являются жизненно важными.

Последствия облучения ультрафиолетовым излучением изучались как экспериментально, так и по данным медицинской статистики. Воздействие на глаза изучалось на кроликах. Пропускание глаза кролика примерно такое же, что и глаза человека. Было показано, что очень мало ультрафиолетового излучения с длинами волн короче 300 нм проникает к роговой оболочке глаза. Излучение с длинами волн короче 400 нм в малой степени проникает в глаз глубже, чем до хрусталика. Естественно, что большая часть видимого света (400–780 нм) достигает сетчатки глаза. Поэтому он и является видимым. Эти эксперименты свидетельствуют о том, что действие ультрафиолетового излучения на глаза ограничивается роговой оболочкой.

Эксперименты с действием излучения на кожу показывают, что излучения с длинами волн от 250 до 3000 нм (это инфракрасное излучение) проникают в ткань на разную глубину. Оптические свойства кожи изменчивы, они зависят от многих внешних и внутренних факторов. Индивидуальная чувствительность кожи к ультрафиолетовому излучению определяется пигментацией меланина. Меланин предохраняет кожу (ткань) от действия излучения с длинами волн короче 1200 нм (в том числе и от ультрафиолетового).