Radiobiología BIOL.

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Biología

Desde sus comienzos prehistóricos, los organismos vivos han sido irradiados. Mucha radiación es innecesaria y puede ser potencialmente perjudicial. Incluidos en esta categoría están los rayos cósmicos (v.), que al chocar contra las moléculas en la atmósfera originan verdaderas cataratas de partículas radiactivas. Los cuerpos cargados de C 14, y la radiación gamma, procedentes de las rocas y materiales estructurales de nuestro planeta, que contienen uranio radiactivo, y más del 1"i"" del potasio de nuestro cuerpo, que se acumula principalmente en nuestros músculos, son radiactivos (K 40) y producen cien mil desintegraciones atómicas por segundo.

Los peligros de las radiaciones (v.) atómicas son dos: primero, la irradiación del individuo expuesto a los rayos gamma, p. ej., que son similares a la luz pero mucho más penetrantes que los rayos visibles o los rayos X. Segundo, la contaminación, es decir, cuando la sustancia radiactiva se deposita o se inhala. Una propiedad común a estos rayos es su capacidad para despojar de sus electrones a los átomos que encuentran en su camino. Éstos se convierten en iones con carga positiva (cationes) y son químicamente mucho más activos que en su estado normal. Puede que produzcan daños en los tejidos vivos expuestos a las radiaciones atómicas. Las partículas alfa y beta poseen escasa energía, así como poco poder de penetración, y consumen rápidamente su impulso al chocar contra los primeros átomos y desalojar algunos electrones. Las partículas alfa agotan toda su energía con sólo atravesar unos centímetros de aire. No pueden perforar una plancha de plomo de 25 tt, o un espesor triple de tejido vivo. Cada partícula alfa puede desalojar electrones de un millón de átomos. Los rayos beta son más penetrantes que los alfa, pero tampoco pueden penetrar mucho en los ’tejidos vivos.

Contra el peligro de las radiaciones se protege en los laboratorios, mediante espesas paredes de plomo y hormigón. En la Naturaleza, la situación se complica, en los casos de contaminación atmosférica (v.). El Sr 90 radiactivo y cancerígeno se acumula selectivamente en los huesos.

Efectos de las radiaciones. El efecto de las radiaciones puede ser: somático, que se produce sobre el cuerpo viviente; y genético, modificaciones del patrimonio hereditario que afectan a la descendencia y son más frecuentemente causa de anomalías que de mejoras. Entre las menos graves citaremos la hemofilia, el daltonismo y la diabetes. Sin embargo, las alteraciones genéticas naturales (v. GENÉTICA I), base de la evolución, son mucho más frecuentes que las radiactivas: unas cinco mil durante la vida de una persona. Los geneticistas creen que se puede duplicar sin peligro el número de mutaciones (v.), y esa estimación sirve de base para establecer las dosis permisibles en la industria nuclear.

Entre los efectos somáticos, no transmisibles, están los daños a los órganos formadores de la sangre, como son la médula de los huesos y órganos linfoides (bazo). La regla general es que las células más jóvenes y menos especializadas, así como las que se multiplican con mayor rapidez, son las más sensibles a las radiaciones. Se comprende fácilmente que los órganos que producen la sangre, que se renuevan rápidamente, son los más sensibles a las radiaciones. La piel tiene mayor resistencia, pero suele estar más expuesta y tiene tendencia al cáncer. Las células del estómago y del intestino son muy sensibles al cáncer. En el ojo, el peligro está en el cristalino, que se vuelve opaco (catarata). Los pulmones resisten bien, pero por la inhalación de polvo radiactivo es muy común que queden afectados. Por último, existen tejidos que son muy poco sensibles en el adulto, pero que en los niños pueden sufrir grandes lesiones, debido al crecimiento que en ellos se lleva a cabo. Son los huesos y el sistema nervioso, mientras se desarrolla.

Los bombardeos atómicos han demostrado la influencia de las radiaciones sobre la descendencia. Todo ser vivo proviene de una célula, y ésta puede quedar dañada; pero sin ataque atómico, de cada cien personas dos o tres nacen con una tara hereditaria, pues en el curso de una existencia humana normal se producen unas cinco mil mutaciones naturales de la célula reproductiva. Aunque las sustancias capaces de emitir rayos alfa y beta sólo pueden dañar superficialmente la piel, su peligro real reside en que, al inhalarse o ingerirse repetidamente, su escaso poder de penetración puede acumularse poco a poco y producir grandes estragos sobre el revestimiento del estómago y de los pulmones. Los rayos gamma son letales, también lo son los neutrones veloces, cuyo alcance es prácticamente ilimitado; p. ej., pueden atravesar sin inconveniente el cuerpo humano o, en el caso de los rayos gamma de alta energía, pueden perforar una chapa de plomo de 30 cm, de espesor.

Todo esto es fácilmente comprensible teniendo en cuenta que tanto los animales como las plantas se componen de células. Las que envejecen son reemplazadas por otras más jóvenes y, a menudo, menos especializadas; pero dicha reproducción (v.) o división celular depende de la integridad del núcleo. Éste se compone principalmente de una sustancia extremadamente complicada: el ácido desoxirribonucleico (ADN), que posee dos cadenas enfrentadas y complementarias y formando ambas una espiral que, al igual que en las proteínas (v.), constituye su estructura secundaria. Para que la división celular sea posible, el ADN separa sus cadenas y sintetiza su complementaria, obteniéndose dos moléculas de ADN idénticas a la original.

El efecto de la irradiación es indirecto. Los rayos actúan sobre el agua, que forma las tres cuartas partes de las células, y la disocian en iones activos. El blanco de estos proyectiles es el ADN, lo que no sorprenderási se piensa que el peso molecular del ADN alcanza unos seis u ocho millones, y contiene aproximadamente medio millón de átomos. También es extraño que se hable de protección química contra las radiaciones. En efecto, hay sales que reaccionan antes que el ADN, es decir, en competencia con él, y absorben los iones nocivos; lo mismo ocurre con los oxidantes y otras sustancias. La investigación en este terreno es muy activa.

Aunque es mucho aún lo que se ignora, ya se mide la sensibilidad de los diversos compuestos a las radiaciones; los que contienen azufre son muy susceptibles; en cambio, cuando aumenta el contenido de calcio, la resistencia mejora. Se confirma que es esencial la relación con la vitalidad de la célula, y el radiólogo la aprovecha, porque los tumores suelen multiplicarse con mayor rapidez que los tejidos normales. Por otra parte, se procura dar a los rayos X (v.) la forma de un cono, con el fin de concentrarlos en el tumor sin dañar los otros tejidos, y a menudo enfocar desde posiciones variables. La influencia sobre la división celular no se ve en el momento, sino sólo cuando debería ocurrir la reproducción siguiente. Con el microscopio se aprecia que los cromosomas, que son los encargados de transmitir la herencia, están alterados, rotos y con aberraciones.

Cuando las radiaciones inciden sobre una molécula alteran sus estructuras, pues los átomos que la forman deben intercambiar y compartir sus electrones exteriores. Si algún átomo del núcleo de la célula pierde electrones es de prever el perjuicio que sufrirá el complejo y delicado equilibrio de sus componentes; habrá entonces una redistribución, cuya probabilidad de ser nociva es infinitamente superior a la de ser beneficiosa. Una célula sometida a las radiaciones puede morir inmediatamente, pero si la dosis no fue excesiva en el tiempo ni en la intensidad puede recuperarse. La pérdida de una célula de un tejido y aun de muchas no es fatal, pues existen mecanismos de reemplazo; pero si los núcleos de todas las células activas fueron gravemente lesionados, estas lesiones son irreversibles; no habrá nuevas células de sustitución, y aun si bien la muerte no es inmediata, ocurrirá fatalmente. Una dosis muy alta de radiación puede matar en el acto, debido a que causa estragos profundos en los órganos esenciales y los desorganiza totalmente.

La radiactividad (v.) terrestre de curso natural y rayos extraterrestres de origen cósmico son componentes de la radiación del medio ambiente, al cual la vida de la Tierra ha estado siempre expuesta. Las radiaciones cósmicas primarias están formadas por el 79% de protones (núcleos de hidrógeno); 20% de partículas alfa; y 1 % de núcleos atómicos, conteniendo desde el litio al níquel. Estas partículas, que reflejan la abundancia relativa de elementos en el universo, llevan enorme energía y producen una gran variedad de partículas secundarias por desintegración atómica, al chocar con la atmósfera de la Tierra.

Los rayos de origen cósmico tienen un gran poder de penetración, contribuyendo solamente una pequeña porción a la pérdida absorbida, experimentada por organismos vivos en altitudes ordinarias. Además, el campo magnético de la Tierra influye en las partículas cósmicas cargadas, que son desviadas hacia los polos, y su intensidad es mayor hacia las latitudes más altas. Los rayos cósmicos se volverán más importantes para el biólogo cuanto más se aventure el hombre en el espacio.

Acumulación de radiactividad por un organismo. Depende del proceso bioquímico por el cual un organismo selecciona o discrimina los variados elementos de que dispone para su asimilación e incorporación. Cada organismo requiere una combinación particular de elementos para su crecimiento y desarrollo; sin embargo, en la Naturaleza, los elementos se encuentran generalmente en proporciones diferentes de la que posee dentro del organismo.

La incorporación puede ser directa o a través de una cadena de alimentos, y los elementos pueden ser concentrados o diluidos. El cultivo experimental de algas en la presencia de una variedad de radioisótopos demuestra que la eficiencia en la concentración de un elemento particular depende de la existencia de algas.

El agua del Clinch River no presenta apenas radiactividad en las zonas estudiadas; en contraste, el Columbia River ha sido denunciado por retener radioisótopos hasta su desembocadura, 362 millas abajo de Hanford. La diferencia parece consistir en la facilidad de ser absorbido por los organismos y mantenerse latente. Cualquiera que sea el alto o bajo grado de radiación en el fondo, los microorganismos acumulan sustancia radiactiva en un estado no volátil (permanente), sugiriendo el uso de algas y otras formas como agentes descontaminadores. Textos modernos sobre aguas residuales recomiendan el dispositivo de la eliminación de radioisótopos en forma de cienos, etc. En el Clinch River se han encontrado algas con un factor de concentración diez mil veces mayor que la concentración de radicisótopos normalmente existente en el agua. En los experimentos para determinar el proceso más efectivo a fin de eliminar el fósforo 32 del agua del Columbia River de Hanford se emplearon algas, que concentraron el isótopo a trescientas mil veces más que la concentración del agua.

Utilidad. La radiactividad es indispensable para el radiodiagnóstico médico, tratamiento de tumores, destrucción o alivio del cáncer diseminado, como ocurre con el cáncer del tiroides al inyectar yodo radiactivo. Igualmente se emplea en la esterilización de alimentos; en Arqueología, Paleontología y Geología para fechar descubrimientos. En autorradiografía, permite conocer la distribución de fósforo en un vegetal, si previamente alimentamos una hoja con fósforo radiactivo y luego la colocamos sobre una placa. En Agronomía, podemos producir variedades más útiles irradiando las semillas. En los oleoductos suelen enviarse sucesivamente hidrocarburos distintos, identificables por la pequeña cantidad de radiactividad que se les añade.

M. L. GONZÁLEZ DE CANALES.

BIBL.: D. S. GROSCH, Biological effects of radiation, Londres 1970; W. D. CLAUS (ed.), Radiation Biology and Medicine, Londres 1958; G. WOLF, Isotopes in Biology, Londres 1960.