ผลของรังสีชนิดก่อไอออนที่มีต่อสิ่งมีชีวิต - สารานุกรมไทยสำหรับเยาวชนฯ
 
สารานุกรมไทย
สำหรับเยาวชน  เมนู 38
เล่มที่ ๓๘
เรื่องที่ ๑ ลายไทย-ลายกระหนก
เรื่องที่ ๒ บายศรี
เรื่องที่ ๓ การอุดมศึกษา
เรื่องที่ ๔ แก้วมังกร
เรื่องที่ ๕ มะพร้าวน้ำหอม
เรื่องที่ ๖ การผลิตยารักษาโรค
เรื่องที่ ๗ รังสี
เรื่องที่ ๘ โรคกระดูกและข้อในเด็ก
เรื่องที่ ๙ โรคพันธุกรรมในเด็ก

สารานุกรมไทยสำหรับเยาวชนฯ / เล่มที่ ๓๘ / เรื่องที่ ๗ รังสี / ผลของรังสีชนิดก่อไอออนที่มีต่อสิ่งมีชีวิต

 ผลของรังสีชนิดก่อไอออนที่มีต่อสิ่งมีชีวิต
ผลของรังสีชนิดก่อไอออนที่มีต่อสิ่งมีชีวิต

รังสีเมื่อวิ่งผ่านตัวกลางที่เป็นสิ่งของ เช่น ผนังคอนกรีต แผ่นเหล็ก ก้อนหิน จะไม่เกิดผลกระทบใดๆ เพราะสิ่งเหล่านั้นไม่มีชีวิต แต่ถ้าตัวกลางนั้นเป็นสิ่งมีชีวิต เช่น มนุษย์ แล้วจะเกิดอะไรขึ้น หรือส่งผลให้เกิดอันตรายหรือไม่ และผลนั้นเกิดขึ้นจากอะไร

ในทางชีววิทยา การศึกษาเรื่องผลของรังสีที่มีต่อสิ่งมีชีวิต โดยเฉพาะร่างกายมนุษย์จะเริ่มจากระดับโมเลกุล แล้วผลกระทบในระดับโมเลกุลนำไปสู่ผลกระทบในระดับเซลล์ จากเซลล์จะกระทบไปถึงอวัยวะ และจากอวัยวะ จะกระทบ ถึงร่างกายโดยรวม

เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่า ร่างกายมนุษย์มีองค์ประกอบเป็นน้ำหรือของเหลวประมาณร้อยละ ๘๐ นอกนั้นเป็นโมเลกุลอินทรีย์ ใหญ่บ้างเล็กบ้าง และแร่ธาตุต่างๆ ดังนั้น เมื่อรังสีวิ่งผ่านร่างกายมนุษย์ รังสีจะไปทำปฏิกิริยากับโมเลกุลของน้ำ มากกว่าโมเลกุลอินทรีย์ เมื่อรังสีวิ่งผ่านน้ำ ผลของรังสีที่มีต่อโมเลกุลของน้ำมีอยู่ ๒ แบบ ดังนี้

๑. สมมติฐานของ ดี.อี.ลี (D.E.Lea)

กล่าวว่า เมื่อรังสีวิ่งผ่านโมเลกุลน้ำ จะไปทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากวงโคจร เกิดการแตกตัวเป็นไอออน โดยโมเลกุลน้ำที่อิเล็กตรอนหลุดออกไปมีประจุไฟฟ้าบวก ส่วนอิเล็กตรอนที่วิ่งหลุดออกไปจะมีประจุไฟฟ้าลบ โมเลกุลน้ำที่มีประจุไฟฟ้าบวกนี้ปรากฏว่าไม่เสถียร จะสลายตัวไปเป็นไฮโดรเจน ไอออนและอนุมูลเสรีไฮดรอกซิล ส่วนอิเล็กตรอนที่หลุดออกจากโมเลกุลน้ำจะเดินทางต่อไป แล้วถูกจับโดยโมเลกุลน้ำอื่น กลายเป็นโมเลกุลน้ำที่มีประจุไฟฟ้าลบ ซึ่งไม่เสถียร จะสลายตัวไปเป็นอนุมูลเสรีไฮโดรเจนและไฮดรอกซิลไอออน ในกระบวนการลักษณะนี้จะเห็นว่า อนุมูลเสรีไฮโดรเจนเกิดห่างจากอนุมูลเสรีไฮดรอกซิล

ปฏิกิริยาที่รังสีมีต่อโมเลกุลของน้ำ
๒. สมมติฐานของ เอ.เอช.ซามูเอล และ เจ.แอล.เมกี (A.H.Samuel & J.L.Magee)

กล่าวว่า เมื่อรังสีวิ่งผ่านโมเลกุลน้ำ จะไปทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากวงโคจร แต่อิเล็กตรอนที่หลุดออกมานี้ จะชนไปมา กับโมเลกุลน้ำที่อยู่รอบๆ โดยไม่สามารถผ่านออกไปได้ ในที่สุดจะถูกโมเลกุลน้ำ ที่มีประจุไฟฟ้าบวกจับตัว กลายเป็นโมเลกุลน้ำ ที่เป็นกลาง แต่ไม่เสถียร ซึ่งจะสลายกลายเป็นอนุมูลเสรีไฮโดรเจนและอนุมูลเสรีไฮดรอกซิล ในกระบวนการลักษณะนี้ จะเห็นได้ว่า อนุมูลเสรีไฮโดรเจนและอนุมูลเสรีไฮดรอกซิลอยู่ใกล้กัน

ปฏิกิริยาที่รังสีมีต่อโมเลกุลของน้ำ
กระบวนการทั้ง ๒ แบบดังกล่าวใช้อธิบายปรากฏการณ์ที่พบจากการทดลองเฉพาะกรณีเท่านั้น  อย่างไรก็ตาม ผลสรุปสุดท้ายของทั้ง ๒ กรณีจะเหมือนกันคือ มีอนุมูลเสรีไฮโดรเจน และอนุมูลเสรีไฮดรอกซิลเกิดขึ้น

คำว่า "อนุมูลเสรี" หมายถึง อะตอมหรือกลุ่มของอะตอมที่มีอิเล็กตรอนขาดคู่ (unpaired electron) มีความไว ในการทำปฏิกิริยาเคมี เนื่องจากต้องการจับคู่กับอิเล็กตรอนตัวอื่นเพื่อเข้าสู่สภาวะเสถียร

อนุมูลเสรีไฮโดรเจนและอนุมูลเสรีไฮดรอกซิลนี้ เมื่อเกิดขึ้นแล้ว มีโอกาสที่จะทำปฏิกิริยาซึ่งกันและกัน ไขว้กันไปมา เกิดเป็น ไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ ไฮโดรเจน และน้ำได้

ผลของรังสีที่มีต่อโมเลกุลน้ำ นอกจากเกิดอนุมูลเสรีไฮโดรเจน และอนุมูลเสรีไฮดรอกซิลแล้ว ยังมีอิเล็กตรอนที่ถูกชน ให้กระเด็นออกมา แต่ยังไม่รวมกับอะไร ลอยไปลอยมา เพื่อที่จะไปรวมกับโมเลกุลอื่นๆ อิเล็กตรอนดังกล่าวนี้เขียนแทนด้วย eaq  และมีชื่อเรียกว่า เอเควียสอิเล็กตรอน (aqueous electron)

โดยสรุป เมื่อรังสีวิ่งผ่านน้ำจะเกิดอนุมูลเสรีไฮโดรเจน อนุมูลเสรีไฮดรอกซิล ไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ ไฮโดรเจน เอเควียสอิเล็กตรอน ฯลฯ ซึ่งไวต่อการเกิดปฏิกิริยากับโมเลกุลอินทรีย์

เมื่อรังสีวิ่งผ่านโมเลกุลอินทรีย์ จะทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากวงโคจรอย่างแน่นอน นั่นคือ เกิดการแตกตัวเป็นไอออน จากนั้น โมเลกุลอินทรีย์ซึ่งไม่เสถียร จะแยกเป็นอนุมูลเสรีของโมเลกุลอินทรีย์นั้น แล้วทำปฏิกิริยาต่อกันกลายเป็นโมเลกุลอินทรีย์ขนาดใหญ่

การกระทำของรังสีต่อโมเลกุลอินทรีย์แบ่งออกเป็น ๒ กลุ่ม คือ

๑. การกระทำโดยตรง (Direct action) คือ การกระทำที่รังสีมีต่อโมเลกุลอินทรีย์โดยตรง  ซึ่งมีผลทำให้เกิดอนุมูลเสรี ของโมเลกุลอินทรีย์ ดังกล่าวข้างต้น

๒. การกระทำทางอ้อม (Indirect action) คือ การกระทำที่รังสีมีต่อโมเลกุลน้ำ แล้วเกิดอนุมูลเสรีไฮโดรเจน อนุมูลเสรีไฮดรอกซิล แล้วอนุมูลเสรีที่เกิดขึ้นเหล่านี้จะไปทำปฏิกิริยากับโมเลกุลอินทรีย์ต่างๆ อีกทอดหนึ่ง ทำให้เกิดอนุมูลเสรี ของโมเลกุลอินทรีย์ขึ้นมา หลังจากนั้นจะเกิดการทำปฏิกิริยาต่อกันกลายเป็นโมเลกุลอินทรีย์ใหม่ที่ไม่เหมือนเดิม

ร่างกายมนุษย์ประกอบด้วยอวัยวะต่างๆ ซึ่งทำหน้าที่ของตนเอง อวัยวะแต่ละอย่างต่างก็ประกอบด้วยเนื้อเยื่อ และเนื้อเยื่อประกอบด้วยเซลล์จำนวนมากมาย เซลล์เหล่านี้มีการแบ่งตัว มีการเกิดขึ้นแล้วตายไปอยู่ตลอดเวลา ในเซลล์แต่ละเซลล์ มีผนังเซลล์ มีนิวเคลียสที่ภายในมีโครโมโซม ดีเอ็นเอ (DNA) โมเลกุลอินทรีย์อื่นๆ และมีน้ำหรือของเหลว ดังนั้น เมื่อรังสีวิ่งผ่านร่างกาย จะเกิดปรากฏการณ์ดังที่อธิบายมาแล้ว ซึ่งถ้าเกิดมากจะมีผลให้เซลล์นั้นๆ เปลี่ยนแปลงไปหรือถูกทำลาย ถ้าเซลล์เกิดความผิดปกติขึ้นจะมีผลต่อการทำงานของอวัยวะนั้นๆ และถ้าเป็นอวัยวะสำคัญต่อการมีชีวิต จะทำให้เสียชีวิตได้ในที่สุด

ร่างกายมนุษย์มีอวัยวะต่างๆ มากมาย ซึ่งเซลล์ของแต่ละอวัยวะมีลักษณะและหน้าที่ต่างกัน ความไวและความคงทน ต่อการเปลี่ยนแปลงเมื่อถูกรังสีจึงแตกต่างกันด้วย นักวิทยาศาสตร์พบว่า เซลล์ที่มีอัตราการเกิดใหม่สูง เซลล์ที่มีระยะการแบ่งตัวนาน และเซลล์ที่มีอายุอ่อน จะไวต่อรังสี เช่น เซลล์เม็ดเลือด โดยเฉพาะเม็ดเลือดขาว เซลล์เยื่อบุผนัง โดยเฉพาะเยื่อบุผนังทางเดินอาหาร ซึ่งเซลล์เหล่านี้จะไวต่อรังสีมากกว่าเซลล์ประสาท เซลล์สมอง และเซลล์กล้ามเนื้อ
การที่ร่างกายมีอวัยวะที่ทำงานแตกต่างกัน เมื่อร่างกายได้รับรังสีจึงเกิดผลกระทบซึ่งสามารถพิจารณาได้เป็น ๒ ส่วน คือ

๑. ผลต่อพันธุกรรม (Genetic effect)

เซลล์ที่เกี่ยวกับการสืบพันธุ์ ถ้าได้รับรังสีในปริมาณสูง จะมีผลทำให้เกิดความผิดปกติในเซลล์สืบพันธุ์ของผู้ได้รับรังสีนั้น และถ้ามีการผสมพันธุ์ในช่วงดังกล่าว อาจเกิดสิ่งผิดปกติในลูกหลานที่เกิดมาได้ ผู้ที่เคยเอกซเรย์จะพบว่า ถ้าเป็นการเอกซเรย์ บริเวณที่ใกล้อวัยวะสืบพันธุ์ เช่น บริเวณท้อง บริเวณต้นขา สะโพก เจ้าหน้าที่จะเอาแผ่นตะกั่วมาวางบนอวัยวะสืบพันธุ์ เพื่อป้องกัน ไม่ให้ถูกรังสีโดยไม่จำเป็น นอกจากนี้ ถ้าสตรีมีครรภ์จำเป็นต้องได้รับการเอกซเรย์ ต้องแจ้งเจ้าหน้าที่ให้ทราบก่อน เพื่อหาทางป้องกันทารกในครรภ์ไม่ให้ได้รับรังสี เพราะทารกในครรภ์เป็นตัวอ่อนซึ่งไวต่อรังสี

๒. ผลต่อร่างกาย (Somatic effect)

เซลล์ที่ไม่เกี่ยวกับการสืบพันธุ์นั้นมีอยู่มากและมีความไวต่อรังสีแตกต่างกัน หากต้องการทราบว่า รังสีมีผลต่อร่างกายอย่างไร ต้องดูว่า อวัยวะใดได้รับรังสีมากหรือน้อย การรับรังสีเป็นการถูกรังสีทั่วทั้งตัว หรือถูกเพียงอวัยวะใดอวัยวะหนึ่ง และอวัยวะนั้นสำคัญต่อการมีชีวิตต่อไปหรือไม่ เช่น ถูกรังสีเฉพาะที่ท้อง และถูกรังสีเฉพาะที่เท้า แม้ปริมาณรังสีที่ได้รับจะเท่ากัน แต่ผลกระทบต่อร่างกายโดยรวมจะแตกต่างกัน ถ้าถูกรังสีที่ท้องจะเกิดอันตรายได้มากกว่าถูกที่เท้า เพราะเมื่อบริเวณท้องถูกรังสี จะทำให้เซลล์บุลำไส้ที่ไวต่อรังสีมากถูกทำลายด้วย ส่งผลให้เกิดแผลเลือดออก มีการอักเสบ และติดเชื้อง่าย ถ้ามีอาการมากอาจเสียชีวิตได้ ซึ่งตรงกันข้ามกับเท้าที่มีเซลล์กล้ามเนื้อซึ่งทนต่อรังสีได้สูง จึงอาจไม่มีผลกระทบใดๆ หรืออาจมีอาการเป็นแผลพุพองเท่านั้น ไม่ถึงกับทำให้เสียชีวิต

การมีแผลบวมพองของมือและนิ้วมือ ริมฝีปากและลิ้นบวมพอง และผมร่วง เป็นส่วนหนึ่งของอาการที่เกิดขึ้นกับผู้ที่ได้รับรังสีสูงแบบเฉียบพลัน ในอุบัติเหตุทางรังสีที่จังหวัดสมุทรปราการ เมื่อเดือนมกราคม-กุมภาพันธ์ พ.ศ. ๒๕๔๓
ระบบผลิตเม็ดเลือดและเม็ดเลือดที่ไหลในเส้นเลือดนับว่าสำคัญ ถ้าระบบผลิตเม็ดเลือดถูกทำลายจะไม่มีเม็ดเลือดเข้าสู่ระบบ หรือเข้าสู่ระบบน้อย ซึ่งอาจทำให้บุคคลนั้นเสียชีวิตได้ นอกจากนี้ เม็ดเลือดในกระแสเลือดก็ไวต่อรังสี ถ้ารังสีไปทำลายเม็ดเลือด ทำให้จำนวนเม็ดเลือดเหลือน้อยลง จะมีผลทำให้ติดเชื้อโรคได้ง่าย ถ้ามีบาดแผลก็จะหายช้า เกิดภาวะโลหิตจาง และความต้านทานโรคจะลดน้อยลงด้วย การตรวจนับจำนวนเม็ดเลือดเป็นวิธีการหนึ่งที่สามารถบ่งบอกได้ว่า คนไข้นั้นได้รับรังสี ในปริมาณสูงหรือไม่
หัวข้อก่อนหน้า หัวข้อถัดไป