¿Qué le hace la exposición a la radiación a nuestros cuerpos? » ABC de la ciencia

La radiación, en pocas palabras, es la liberación de energía. La radiación electromagnética y de partículas común con la que estamos familiarizados puede dañar nuestras células y el ADN dentro de nuestras células al crear químicos tóxicos dentro de la célula.

Los efectos dañinos de la exposición a la radiación fueron completamente establecidos en 1926-27 por Hermann Joseph Muller, quien demostró que la radiación de rayos X podía mutar los genes. Su experimento consistió en exponer moscas de la fruta a rayos X y luego permitirles aparearse. Observó que las crías de las moscas expuestas a la radiación tenían varios defectos corporales.

Cuando investigó más a fondo el efecto de la radiación a nivel genético mediante el estudio de los cromosomas de las moscas irradiadas, una estructura que consiste en ADN y está presente en el núcleo de la célula, observó mutaciones en su material genético.

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La exposición a la radiación produce mutaciones en el ADN de las células. (Crédito de la foto: nobeastsofierce/Shutterstock)

En 1947, Muller recibió el Premio Nobel por su descubrimiento. El campo de estudio sobre el efecto de la radiación sobre las células vivas se conoce como Radiobiología.

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¿Qué es la radiación?

La radiación, en pocas palabras, es la liberación de energía. Se presenta en dos formas, ondas y partículas.

  • Ondas: incluyen todo el espectro de campos electromagnéticos, que consiste en ondas de radio, microondas, infrarrojos, luz visible, rayos ultravioleta, rayos X y rayos gamma. El sonido y las ondas gravitacionales también son una forma de radiación.
  • Partículas: Este tipo de radiación es emitida por sustancias inestables ya que emiten energía para alcanzar un estado más estable. Cuando las sustancias liberan electrones, emiten radiación beta; cuando emiten dos protones y dos neutrones, están emitiendo radiación alfa.

Espectro electromagnético

El espectro electromagnético. (Crédito de la foto: Flickr)

Existen dos tipos de radiación en función de los efectos que producen:

  • Radiación ionizante: este tipo de radiación puede desprender electrones de los átomos y moléculas que encuentra. Los principales tipos de radiación ionizante son los rayos X, las partículas alfa, las partículas beta y los rayos gamma.

Este tipo de radiación es la más dañina para nosotros. De estos, los rayos gamma son los más penetrantes y capaces de causar el mayor daño a las células vivas.

  • Radiación no ionizante: Esto incluye ondas electromagnéticas a la izquierda del espectro electromagnético a la mitad de los rayos ultravioleta.

No tienen la capacidad de quitar electrones de otros átomos. Estas formas de radiación pueden calentar cosas, como las microondas que se usan para cocinar alimentos en los hornos de microondas.

Como se mencionó anteriormente, la radiación ionizante tiene el poder de despojar a los átomos de sus electrones y convertirlos en iones. Un átomo estable tiene una carga neta de cero, con igual número de electrones (carga negativa) y protones (carga positiva).

diagrama etiquetado de un átomo

diagrama etiquetado de un átomo (Crédito de la foto: AG Caesar/Wikimedia Commons)

Los átomos radiactivos (que forman sustancias radiactivas) tienen demasiados protones o neutrones (carga neutra, pero con una masa superior a la de los protones). Para llegar a una etapa estable, los átomos radiactivos se someten a lo que se conoce como “desintegración”, que se encarga de emitir radiación ionizante.

Cuando esta radiación se encuentra con otros átomos, elimina sus electrones y, en consecuencia, los carga.

A nivel biológico, también se producen daños por la interacción de las radiaciones ionizantes con los átomos de ADN y otras sustancias presentes en nuestras células, como el agua (H2O).

La radiación es un tipo de energía, y cualquier tipo de energía produce calor. Cuando las moléculas como el H2O se exponen a la radiación, este calor es responsable de romper los enlaces químicos que mantienen unidos a estos átomos, produciendo iones OH- y H+. Son iones con carga libre, también conocidos como radicales libres, ya que no están unidos a otros átomos en forma de moléculas.

Por lo tanto, tienen una tendencia muy alta a reaccionar con otros iones libres formados como resultado de la exposición a la radiación.

Por ejemplo, OH– y H+, en lugar de volver a formar agua, podrían formar una sustancia mucho más dañina: el peróxido de hidrógeno (H2O2), que puede destruir las células. Después de la exposición a la radiación, la formación de H2O2 ocurre en una doceava parte de un segundo.

El H2O2 forma parte de un grupo de sustancias altamente reactivas que tienen oxígeno en su composición, conocidas como Especies Reactivas del Oxígeno (ROS). La formación de ROS y Especies Reactivas de Nitrógeno (RNS) provoca todos los efectos dañinos de la radiación.

Ejemplos de especies reactivas de oxígeno

Oxígeno Reactivo Especies que se encargan de causar daño a las células en la incidencia de la exposición a la radiación. (Crédito de la foto: StudioMolekuul/Shutterstock)

Unidades de Radiación

La radiación se mide utilizando dos clases de unidades. Una clase mide la dosis de radiación que ha recibido una persona. Las unidades de esta clase son Rad y Gray (Gy).

La otra clase mide el riesgo de daño biológico que puede ocurrir en una persona como resultado de la exposición a la radiación. Las unidades de esta clase son Sieverts (Sv) y Rem.

¿Cuáles son los efectos biológicos de las radiaciones ionizantes?

Varios factores determinan el alcance de los efectos nocivos de la exposición a la radiación. Ellos son:

  • La dosis de radiación a la que alguien está expuesto.
  • El tiempo que una persona está expuesta a la radiación.
  • Número de veces que una persona se expone a la radiación.

La exposición a una dosis alta de radiación (>70 rads) durante un período corto causa el Síndrome de Radiación Aguda (ARS). Esta es la condición que sufrieron la mayoría de los trabajadores y bomberos de la planta de Chernobyl en el desastre nuclear de Chernobyl de 1986 en Ucrania.

El límite más seguro de exposición a la radiación para un trabajador de radiación adulto es de 5000 milirems. Las personas afectadas por ARS en el desastre de Chernobyl estuvieron expuestas a entre 70.000 y 1.340.000 milirems. Este nivel de radiación generalmente mata o daña gravemente todas las células del cuerpo sin posibilidad de reparación, lo que lleva a la muerte de las personas afectadas.

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Un salón de clases abandonado en la ciudad de Pripyat en Chernobyl. Los residentes fueron evacuados tras el accidente de la planta nuclear de Chernobyl. (Crédito de la foto: Tomasz Jocz/Shutterstock)

Los síntomas inmediatos del ARS incluyen quemaduras o ampollas en la piel, pérdida de cabello, esterilidad y formación de cataratas. Otros efectos secundarios son náuseas, vómitos, pérdida de apetito y fatiga.

Las células primarias afectadas por la radiación son las que se multiplican muy activamente, ya que están en contacto con la mayor cantidad de oxígeno (necesario para la multiplicación celular).

En su mayoría son glóbulos blancos que luchan contra las infecciones en nuestro cuerpo y se crean en la médula ósea, células germinales que luego forman óvulos y espermatozoides, y las células que forman el revestimiento de nuestro tracto gastrointestinal y estómago.

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La radiación daña el ADN y las células, lo que provoca la enfermedad por radiación y el cáncer. (Crédito de la foto: Crystal Eye Studio/Shutterstock)

Con altos niveles de exposición a la radiación, estas células mueren y no pueden reproducirse. Por lo tanto, el cuerpo ya no puede luchar contra las infecciones, ya que no puede producir los glóbulos blancos, se produce la esterilidad debido a la muerte de las células germinales, y la persona irradiada no puede digerir los alimentos ni abrir el apetito, debido a la pérdida de su revestimiento estomacal.

Eventualmente, estas condiciones conducen a la muerte.

Conclusión

La exposición a la radiación extrema durante un período breve conduce a la muerte de las células, lo que dificulta la supervivencia de la persona. Las opciones de tratamiento incluyen antibióticos para ayudar a combatir infecciones y transfusiones de médula ósea.

Por otro lado, la exposición a bajos niveles de radiación durante un período prolongado en su mayoría conduce a daños en el ADN de las células. Esto puede conducir al nacimiento de descendientes con defectos genéticos, cáncer u otras afecciones graves.

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