Strahlenphysik

Auswirkungen von sichtbarem und ultraviolettem Licht

Ohne Sonnenlicht könnte es kein Leben auf der Erde geben. Pflanzen nutzen die Energie der Sonnenstrahlen bei der Photosynthese, um Kohlenhydrate und Proteine ​​zu produzieren, die als grundlegende organische Nahrungsquelle und Energiequelle für Tiere dienen. Licht hat einen starken regulierenden Einfluss auf viele biologische Systeme. Die meisten der starken ultravioletten Sonnenstrahlen, die gefährlich sind, werden von der oberen Atmosphäre effektiv absorbiert. In großen Höhen und in der Nähe des Äquators ist die ultraviolette Intensität größer als auf Meereshöhe oder in nördlichen Breiten.

Ultraviolettes Licht mit sehr kurzer Wellenlänge unter 2200 Angström ist für Zellen hochtoxisch. im mittleren Bereich liegt die größte Abtötungswirkung auf Zellen bei etwa 2600 Angström. Die Nukleinsäuren der Zelle, aus denen genetisches Material besteht, absorbieren in dieser Region stark Strahlen. Diese Wellenlänge, die in Quecksilberdampf-, Xenon- oder Wasserstoffbogenlampen leicht verfügbar ist, hat eine große Wirksamkeit für die keimtötende Reinigung der Luft.

Da das Eindringen von sichtbarem und ultraviolettem Licht in Körpergewebe gering ist, sind nur die Auswirkungen von Licht auf die Haut und auf den Sehapparat von Bedeutung. Wenn einfallendes Licht seine Wirkung auf die Haut ohne zusätzliche externe prädisponierende Faktoren ausübt, sprechen Wissenschaftler von intrinsischer Wirkung. Im Gegensatz dazu kann eine Reihe von chemischen oder biologischen Wirkstoffen die Haut auf Lichtwirkung konditionieren; Diese letzteren Phänomene werden unter photodynamischer Wirkung gruppiert. Sichtbares Licht kann, wenn es nach tödlichen Dosen von Ultraviolett verabreicht wird, eine Erholung der exponierten Zellen bewirken. Dieses als Photorecovery bezeichnete Phänomen hat zur Entdeckung verschiedener Enzymsysteme geführt, die in der Lage sind, beschädigte Nukleinsäuren in Genen in ihre normale Form zurückzubringen. Es ist wahrscheinlich, dass Photorecovery-Mechanismen in einigen Pflanzen, die der direkten Einwirkung von Sonnenlicht ausgesetzt sind, kontinuierlich wirksam sind.

Die Erdoberfläche wird durch die obersten Schichten der Atmosphäre, die fernes Ultraviolett absorbieren, und durch Ozonmoleküle in der Stratosphäre, die den größten Teil des nahen Ultravioletts absorbieren, vor den tödlichen ultravioletten Strahlen der Sonne geschützt. Es wird jedoch angenommen, dass ein enzymatischer Mechanismus, der in den Hautzellen von Individuen wirkt, den durch ultraviolette Strahlen verursachten Schaden an den Nukleinsäuren der Gene kontinuierlich repariert. Viele Wissenschaftler glauben, dass Fluorchlorkohlenwasserstoffe, die in Aerosolsprayprodukten und in verschiedenen technischen Anwendungen verwendet werden, die stratosphärische Ozonschicht abbauen und so Personen in Bodennähe intensiverer ultravioletter Strahlung aussetzen.

Es gibt Hinweise darauf, dass nicht nur die Gesamtlichtintensität, sondern auch spezielle Zusammensetzungen unterschiedliche Auswirkungen auf Organismen haben. Beispielsweise begünstigt rotes Licht bei Kürbissen die Produktion von Pistillatblüten, und blaues Licht führt zur Entwicklung von staminierten Blüten. Das Verhältnis von Frauen zu Männern bei Guppys wird durch rotes Licht erhöht. Rotes Licht scheint auch die Proliferationsrate einiger Tumoren in speziellen Mäusestämmen zu beschleunigen. Die Intensität des einfallenden Lichts hat Einfluss auf die Entwicklung der lichtempfindlichen Organe. Beispielsweise sind die Augen von Primaten, die in völliger Dunkelheit aufgezogen werden, in ihrer Entwicklung stark verzögert.