Fizika zračenja

Učinci vidljive i ultraljubičastog svjetla

Život na Zemlji ne bi mogao postojati bez svjetla sa Sunca. Biljke koriste energiju sunčevih zraka u procesu fotosinteze za proizvodnju ugljikohidrata i bjelančevina koji služe kao osnovni organski izvori hrane i energije za životinje. Svjetlost ima snažan regulirajući utjecaj na mnoge biološke sustave. Većina jakih sunčevih ultraljubičastih zraka, koje su opasne, učinkovito apsorbiraju gornja atmosfera. Na velikim nadmorskim visinama i u blizini Ekvatora, ultraljubičasti intenzitet je veći nego na razini mora ili na sjevernim geografskim širinama.

Ultraljubičasto svjetlo vrlo kratke valne duljine, ispod 2200 angstroma, vrlo je toksično za stanice; u srednjem rasponu, najveća učinkovitost ubijanja na stanicama je oko 2600 angstroma. Nukleinske kiseline stanice, od koje je sastavljen genetski materijal, snažno apsorbiraju zrake u ovom području. Ova valna duljina, lako dostupna u žaruljama žive, ksenona ili vodikovih lukova, ima veliku učinkovitost za germicidno pročišćavanje zraka.

Budući da je prodor vidljive i ultraljubičaste svjetlosti u tjelesna tkiva mali, posljedice su samo utjecaji svjetlosti na kožu i na vidni aparat. Kada udarno svjetlo djeluje na kožu bez dodatnih vanjskih predisponirajućih čimbenika, znanstvenici govore o unutarnjem djelovanju. Suprotno tome, određeni broj kemijskih ili bioloških sredstava može uvjetovati kožu zbog djelovanja svjetlosti; ove posljednje pojave grupiraju se pod fotodinamičkim djelovanjem. Vidljivo svjetlo, ako se daje nakon smrtnih doza ultraljubičastog oblika, može uzrokovati oporavak izloženih stanica. Ovaj fenomen, nazvan fotoponovnim vraćanjem, doveo je do otkrića različitih enzimskih sustava koji su sposobni vratiti oštećene nukleinske kiseline u genima u njihov normalan oblik. Vjerojatno su mehanizmi za ponovno uspostavljanje fotoaparata u nekim postrojenjima koja su izložena izravnom djelovanju sunčeve svjetlosti.

Površina Zemlje zaštićena je od smrtonosnih ultraljubičastih zraka Sunca gornjim slojevima atmosfere, koji apsorbiraju daleko ultraljubičasto, te molekulama ozona u stratosferi, koji apsorbiraju većinu blizu ultraljubičastog zračenja. Unatoč tome, vjeruje se da enzimski mehanizam koji djeluje u stanicama kože pojedinaca kontinuirano popravlja štetu uzrokovanu ultraljubičastim zracima nukleinskim kiselinama gena. Mnogi znanstvenici vjeruju da klorofluoro-ugljikovodi koji se koriste u proizvodima za raspršivanje aerosola i u raznim tehničkim primjenama iscrpljuju stratosferski ozonski omotač, te na taj način izlažu osobe intenzivnijem ultraljubičastom zračenju na razini tla.

Postoje dokazi koji ukazuju na to da ne samo ukupni intenzitet svjetlosti, već i posebni sastavi imaju različit učinak na organizme. Na primjer, u bundevi crveno svjetlo pogoduje proizvodnji cvijeća pistilata, a plavo svjetlo dovodi do razvoja staništavih cvjetova. Omjer žena i muškaraca u guppijima povećava se crvenim svjetlom. Čini se da crveno svjetlo ubrzava brzinu proliferacije nekih tumora u posebnim sojevima miševa. Intenzitet upadne svjetlosti utječe na razvoj organa koji osjete svjetlost; oči primata, na primjer, uzgajane u potpunom mraku, znatno su retardirane u razvoju.