प्रारण जीवविज्ञान : पृथ्वीवरील सर्व जीवसृष्टीवर निरनिराळ्या प्रकारच्या ⇨ प्रारणांचा सतत वर्षाव होत असतो. यांपैकी आल्फा, बीटा वा गॅमा यासारखे प्रारण पृथ्वीवरील किरणोत्सर्गी अणूंपासूनच उगम पावतात [⟶ किरणोत्सर्ग]. अवरक्त, दृश्य, जंबुपार, क्ष-किरण अशी निरनिराळ्या तरंगलांबींची ⇨ विद्युत् चुंबकीय प्रारणे सूर्यापासून (वा अन्य ताऱ्यांपासून किंवा कृत्रिम उद्‌गमांपासून) मिळतात. तर अती उच्च ऊर्जेचे प्रोटॉन, न्यूट्रॉन, मेसॉन यांसारखे कणरूपी प्रारण ⇨ विश्वकिरणांच्या स्वरूपात विश्वामधील दूर अंतरावर असलेल्या ताऱ्यांपासून येत असावे, असा कयास आहे. प्रारणात अनेक प्रकार आहेत. कमी ऊर्जा अथवा जास्त तरंगलांबीच्या रेडिओ तरंगांपासून ते गॅमा किरणांसारख्या उच्च ऊर्जेच्या (व अत्यंत कमी तरंगलांबीच्या) विद्युत् चुंबकीय तरंगांचा यामध्ये समावेश होतो. याशिवाय प्रोटॉन, न्यूट्रॉन, मेसॉन यांसारख्या अतिशय वेगवान कणांनी युक्त अशी कण प्रारणेही यामध्ये असतात.
कोणत्याही सजीव प्रणालीवर प्रारण पडले असता त्याचे अंशतः शोषण होऊन त्यामध्ये ऊर्जा-विनिमय होतो. व्यापक अर्थाने या ऊर्जा-विनिमयामुळे घडणाऱ्या सर्व परिणामांचा समावेश प्रारण जीवविज्ञानामध्ये केला जातो. या व्यापक व्याख्येप्रमाणे प्रारण शोषणामुळे सजीव प्रणालीवर होणाऱ्या चांगल्या व वाईट या दोन्ही प्रकारच्या परिणामांचा विचार केला जातो. सूर्यप्रकाशात वनस्पतीमध्ये होणारे ⇨ प्रकाशसंश्लेषण हे प्रारण ऊर्जेच्या शोषणापासून घडणाऱ्या चांगल्या अथवा अनुकूल प्रक्रियेचे सामान्य उदाहरण आहे. ऊष्माघात व वितळजोडकामाकरिता (वेल्डिंगकरिता) वापरण्यात येणाऱ्या प्रज्योतीकडे फार काळपर्यंत बघितले असता तीमधील जंबुपार घटकामुळे मनुष्याच्या डोळ्यावर होणारा विपरीत परिणाम ही प्रतिकूल तऱ्हेच्या प्रक्रियेची उदाहरणे आहेत.
किरणीयनामुळे घडणाऱ्या प्रक्रियेचे प्रकार व टप्पे : किरणीयनामुळे म्हणजे प्रारण पडल्यामुळे सजीव प्रणालीमध्ये होणारी संपूर्ण प्रक्रिया अनेक टप्प्यांची असते. या विविध टप्प्यांवर घडणाऱ्या निरनिराळ्या घटनांचा क्रमावर संक्षिप्त आलेख आ. १ मध्ये दाखविला आहे. आपाती प्रारण ऊर्जेचे शोषण हा या प्रक्रियेमधील पहिला टप्पा असतो. शोषणाचे प्रमाण प्रारणाची ऊर्जा, त्याचे स्वरूप व शोषण करणाऱ्या पदार्थाचे गुणधर्म या सर्वांमुळे ठरते. प्रारण जर तरंगांच्या स्वरूपात असेल, तर त्याची तरंगलांबी व तीव्रता यांवर त्याची ऊर्जा अवलंबून राहते. कण प्रारणाच्या बाबतीत त्याची ऊर्जा गतिज स्वरूपाची असते.
![आ. १. किरणीयनामुळे घडणाऱ्या प्रक्रियेचे प्रकार व टप्पे { आयनीकरण – विद्युत् भारित अणू, रेणू वा अणुगट यांत म्हणजे आयनांत रूपांतर होणे मूलक – एखाद्या विक्रियामालेत स्वतः न बदलता भाग घेणारा पण सामान्यतः स्वतंत्रपणे अस्तित्वात राहू न शकणारा अणूंचा गट कोशिका - पेशी डीएनए – डीऑक्सिरिबो – न्यूक्लिइक अम्ल [⟶ न्यूक्लिइक अम्ले] एंझाइम – जीवरासायनिक विक्रिया घडवून आणण्यास मदत करणारा प्रथिन पदार्थ उत्परिवर्तन – वनस्पतींच्या व प्राण्यांच्या वारसारूपाने संततीत उतरू शकणाऱ्या वैशिष्ट्यांत बदल घडवून येणे कोशिका विभाजन – कोशिकांचे विशिष्ट पद्धतीने तुकडे पडून अपत्य कोशिका तयार होणे [⟶ कोशिका] इंद्रिय प्रतिरोपण – सजीवाच्या शरीराचा एखादा भाग कृत्रिम रीत्या काढून टाकणे व त्या जागी त्याच व्यक्तीतील वा दुसऱ्या व्यक्तीतील भाग बसविणे}.](/images/stories/Khand%2010%20Interal%20Images/P%20-%20594%20%20%20-%20%201.jpg)
प्रारण मात्रा : आपाती प्रारणामुळे जर आयनीकरण होत असेल, तर प्रारण-उद्‌भासनाची मात्रा राँटगेन (डब्ल्यू. सी. राँटगेन या शास्त्रज्ञांच्या नावाने ओळखण्यात येणाऱ्या) या एककात मापतात. हे एकक प्रथम क्ष- व गॅमा-किरण यांकरिता निश्चित करण्यात आले. एक राँटगेन प्रारणामुळे ०° से. तापमान व एक वातावरण दाब (७६० मिमी. पाऱ्याच्या स्तंभाइतका दाब) असलेल्या प्रत्येक ०·००१२९३ ग्रॅ. हवेत (म्हणजेच अंदाजे १ घ. सेंमी. हवेत) १·६१ X १०१२ आयन युग्मे तयार होतात. हवेच्या वरील घनफळात अंदाजे २·७ X १०१९ एवढे रेणू असतात हे लक्षात घेतले, तर एक राँटगेन प्रारणामुळे सु. दशलक्ष रेणूंपैकी फक्त एका रेणूचे आयनीकरण होते, असे दिसून येते. राँटगेन एककाच्या द्वारे प्रारणाने पुरविलेल्या ऊर्जामात्रेविषयीचे मापन होते पण शोषक पदार्थांत प्रत्यक्षात किमी ऊर्जा शोषली जाते याविषयीची माहिती मिळत नाही. हवेमध्ये होणाऱ्या प्रारणाच्या शोषणाचे प्रमाण हे प्रारणाची तरंगलांबी किंवा ऊर्जा यांवर बरेचसे अवलंबून नसते. याउलट पाण्याचे प्रमाण जास्त असणाऱ्या ऊतकामध्ये (समान रचना व कार्य असलेल्या कोशिकांच्या समूहामध्ये) नीच ऊर्जा असलेल्या प्रारणाच्या बाबतीत बरेच चलन (बदल) आढळून येते. प्रारणाचे प्रत्यक्ष शोषण निर्देशित करण्याकरिता रॅड हे एकक वापरतात. एक रॅड प्रारण मात्रा पदार्थावर पडली असता त्यापासून १०० अर्ग प्रती ग्रॅम ऊर्जेचे शोषण होते. एक रॅड एवढीच प्रारण मात्रा असलेल्या दोन निरनिराळ्या प्रकारच्या प्रारणांमुळे निर्माण केलेल्या जीववैज्ञानिक परिणामाचे प्रमाण निराळे असते, असे प्रत्यक्षात आढळते. अशा परिस्थितीत प्रारण मात्रेचे मापन रेम (rem = roentgen equivalent man, राँटगेन मानव सममूल्य) या एककात करतात.
रेम (rem) = रॅड (rad) X RBE
यामध्ये RBE (relative biological effect) हा सापेक्ष जीववैज्ञानिक परिणामी गुणक आहे. एक रॅड क्ष-किरण ऊर्जाशोषणामुळे जेवढा जीववैज्ञानिक परिणाम घडून येतो, तेवढाच परिणाम दुसऱ्या प्रकारच्या प्रारणाच्या एक रेम मात्रेमुळे मिळतो, असा याचा अर्थ होतो. RBE या गुणकाचे मूल्य निरनिराळ्या प्रारण प्रकारांकरिता निरनिराळे असते. क्ष-किरण व गॅमा-किरण यांमुळे मिळणाऱ्या परिणामाचे प्रमाण जर एक धरले, तर मंदगती न्यूट्रॉनाकरिता RBE = २·५, तर आल्फा कण (हीलियमाचे अणुकेंद्र) आणि शीघ्र गती न्यूट्रॉन व प्रोटॉन यांच्याकरिता याचे मूल्य अंदाजे १० एवढे असते (वर उल्लेखिलेल्या एककांसंबंधी अधिक माहिती तसेच मात्रामापनाविषयीची माहिती ‘किरणोत्सर्ग’ या नोंदीत दिली आहे).
विश्वकिरणांमुळे पृथ्वीवरील प्रत्येक सजीव प्राण्याला पृथ्वी पातळीवर असताना ०·०२ – ०·०४ रॅड एवढ्या मात्रेचे प्रारण एका वर्षात मिळते. पृथ्वीपासून १३,००० मी. उंचीवर या प्रारण मात्रेचे प्रमाण वाढून प्रतिवर्षी २·८ रॅड एवढे होते. आधुनिक जेट विमाने साधारणपणे या उंचीवर उड्डाण करत असतात. पृथ्वीवर नैसर्गिक किरणोत्सर्गी द्रव्ये (उदा., रेडियम व त्याची संयुगे) असतात. त्यांमुळे प्रत्येक मनुष्याला साधारणपणे प्रतिवर्षी ०·०३ रॅड या प्रमाणाची प्रारण मात्रा मिळते. केरळमध्ये समुद्रकिनाऱ्यावर मोनॅझाइट वाळूत किरणोत्सर्गी द्रव्ये मोठ्या प्रमाणात उपस्थित असल्यामुळे त्या भागात राहणाऱ्या प्रत्येक व्यक्तीला ०·३७ ते २·८ रॅड एवढी प्रारण मात्रा प्रतिवर्षी मिळते, असा अंदाज केला गेला आहे. प्रारणाने घडवून आणलेल्या परिणामाचे स्वरूप विचारात घेऊन प्रारण मात्रेचे खालीलप्रमाणे वर्गीकरण करण्यात येते.
अनुज्ञात मात्रा : कायम स्वरूपाचे नुकसान न होता काही ठराविक काळात कोणत्याही वस्तूला जास्तीत जास्त जेवढी प्रारण मात्रा देता येणे शक्य असते, त्यास अनुज्ञात मात्रा असे म्हणतात. सध्याच्या माहितीप्रमाणे मनुष्य ०·३ रॅड प्रती आठवडा या मापाचे दीर्घकालिक, तर २५ रॅड मापाचे एकमात्री (एकाच मात्रेत देण्यात येणारे) प्रारण-उद्‌भासन सहन करू शकतो, असे आढळले आहे. वरील उद्‌भासन मात्रेमुळे शरीरातील ऊतकात कायम स्वरूपाचे दोष अथवा नुकसान होत नाहीत.
सह्य मात्रा : जी मात्रा दिली असता प्राण्याच्या जीवास धोका असत नाही व तो त्यानंतर निश्चितपणे जिवंत राहू शकतो, अशा निर्धास्त मात्रेस सह्य मात्रा असे म्हणतात. सह्य मात्रेचे मूल्य अनुज्ञात मात्रेपेक्षा बरेच जास्त असते.
मारक मात्रा : या मात्रेच्या प्रारणाने अनेक जीव घटकांचे उद्‌भासन केले असता, त्यांपैकी ६३% घटकांचा नाश होतो व त्यांपैकी फक्त ३७% शाबूत जिवंत अवस्थेत राहतात. म्हणून या मात्रेला मारक मात्रा –३७ असे म्हणतात.
पुनःप्राप्ती : जखमा किंवा ऊष्माघात यासारखे शारीरिक नुकसान झाल्यास ते दुरुस्त करून बरे होण्याची क्षमता जिवंत प्राण्यामध्ये असते. नुकसान झालेल्या ऊतकाचे प्रतिष्ठापन अथवा पुनर्जनन करण्याच्या क्षमतेमुळे जिवंत प्राण्यावर प्रारण-उद्‌भासन झाले असता त्यापासून होणाऱ्या नुकसानीची दुरुस्ती अथवा पुनःप्राप्ती करता येते. पुनःप्राप्ती क्रियेमध्ये उद्‌भासनापूर्वी असलेली मूळ अवस्था परत कधीच प्राप्त करून घेता येत नाही, हे लक्षात ठेवण्यासारखे आहे. सजीव प्राण्यांवर प्रारणामुळे होणारे परिणाम अंतिमतः कोशिकीय स्वरूपाचे असतात. यामध्ये होणारे बदल आयनीकरणामुळे निर्माण होत असल्यामुळे ते सर्वसाधारणपणे अव्युत्क्रमी (पुन्हा उलटता न येणाऱ्या) स्वरूपाचे असतात. एका आयनीकरण क्रियेमुळे सुद्धा कोशिकेमध्ये उत्परिवर्तन घडून येऊ शकते. उत्परिवर्तन हा कायम स्वरूपाचा बदल असल्याने व दूषित कोशिका परत आपल्या मूळ अवस्थेत जाऊ शकत नसल्यामुळे तिच्याबाबतीत पुनःप्राप्ती होऊ शकणार नाही, हे स्पष्ट आहे. प्रारणामुळे होणारे परिणाम प्रत्यक्ष अथवा अप्रत्यक्ष स्वरूपाचे असतात. प्रत्यक्ष प्रारण जिच्यावर पडले आहे अशा कोशिकेच्या केंद्रकापुरतेच (कोशिकेच्या कार्यावर नियंत्रण ठेवणाऱ्या गोलसर पुंजापुरतेच) सीमित असू शकतात किंवा ते परिणाम दूर अंतरावर असलेल्या इतर अनेक शरीर कोशिकांपर्यंत पोहोचू शकतात. अशा रीतीने शेवटी मिळणाऱ्या परिणामाचे स्वरूप संरचनात्मक किंवा कार्यात्मक होऊ शकते. यांपैकी संरचनात्मक बदल अव्युत्क्रमी असतात, तर कार्यात्मक बदल हे व्युत्क्रमी असतात. दुरुस्ती अथवा पुनःप्राप्ती ही कल्पना या दुसऱ्या प्रकारच्या बदलांच्याच संदर्भात अर्थवाही ठरते.
प्रारण संरक्षण : प्रारण-उद्‌भासन झाल्यानंतरही सजीव प्राण्याची जिवंत राहण्याची संभाव्यता (यास ‘अतिजीविता संभाव्यता’ असे म्हणतात) ही पुढील काही प्रकारांनी वाढविता येते : (१) प्रारण उद्‌गमापासून अंतर वाढविणे. कारण प्रारणाची तीव्रता उद्‌गमापासून अंतराच्या व्यस्त वर्गाप्रमाणे कमी होते. (२) काँक्रीट, पॅराफीन यांसारख्या शोषक द्रव्याचा संरक्षक स्तर उद्‌गम व प्राणी यांच्यामध्ये वापरणे. अणुकेंद्रीय विक्रियकाभोवती (अणुभट्टीभोवती) अशा प्रकारच्या संरक्षक स्तराचा उपयोग करतात [⟶ अणुकेंद्रीय अभियांत्रिकी]. (३) उद्‌भासनापूर्वी प्राण्याच्या शरीरात काही विशिष्ट गुणधर्माच्या रसायनाचे (उदा., सिस्टिअमाइन) अंतःक्षेपण (इंजेक्शन) करणे. (४) उद्‌भासन झालेल्या मनुष्याच्या शरीरात नवजात अर्भकापासून मिळालेल्या अस्थिमज्जेचे (ज्यात रक्तातील काही तांबड्या कोशिका व पांढऱ्या कोशिका निर्माण होतात अशा अस्थीतील पोकळ भागातील पदार्थाचे) काही तासांतच अंतःक्षेपण करणे. या वरील सर्व प्रकारांनी प्रारण-उद्‌भासनापासून होणारे सर्व दुष्परिणाम टाळता येतात, असा अर्थ नसून वरील उपाय योजनेचा वापर केला असता उद्‌भासित प्राणी जिवंत राहण्याची संभाव्यता वाढते.
प्रारणशोषणामुळे होणारे दुष्परिणाम : प्रारणामुळे घडून येणारे दृश्य दुष्परिणाम मुख्यत्वेकरून पुढील प्रकारचे असतात : (१) अपेक्षित जीवनमर्यादेत घट, (२) कमी झालेली जननक्षमता, (३) त्वचेवर दोषस्थलांची निर्मिती, (४) रोगप्रतिकारक्षमतेत घट, (५) रक्तातील घटकांवर परिणाम, (६) ⇨ कर्करोग.
विभाजन परिणाम : जर प्रारण-उद्‌भासन खंडित स्वरूपाचे असेल, तर त्याकरिता लागणाऱ्या मारक मात्रेचे मूल्य बदलते. उदा., मनुष्याकरिता एकमात्री ६०० राँटगेन प्रारण मात्रा मारक ठरते, तर दर आठवड्यास १५० राँटगेन एवढी खंडित प्रारण मात्रा मारक होण्याकरिता ३० दिवस उद्‌भासन काल लागतो. दोन उद्‌भासन कालखंडांमध्ये जो रिकामा काळ जातो त्यामध्ये शरीराची जी दुरुस्ती होते तिच्यामुळे हे घडत असावे, असा अंदाज आहे. याचा अर्थ असा होतो की, प्रारणशोषणामुळे जी हानी होते तिचे मूल्यमापन करताना उलट दिशेने कार्यान्वित होत असलेल्या दुरुस्ती अथवा पुनःप्राप्ती प्रक्रियेचा परिणामसुद्धा विचारात घेणे आवश्यक असते. सर्व सस्तन प्राण्यांकरिता अंदाजे १,००० राँटगेन (एकमात्री) प्रारण मात्रा मारक ठरते असे दिसते. रेणूच्या संदर्भात बोलावयाचे म्हणजे प्रारणजन्य आयनीकरणामध्ये १ कोटी रेणूंपैकी १ रेणू जरी आयनीकरणामुळे दूषित झाला, तरी सबंध शरीर प्रणालीचा नाश होतो. हा परिणाम कोणत्या यंत्रणेद्वारे होतो, याचे विशदीकरण अद्याप उपलब्ध नाही.
किरणोत्सर्गी अवपात : कोठल्याही स्थानी ⇨ अणुबाँबचा अथवा हायड्रोजन बाँबचा स्फोट केल्यानंतर त्यापासून आजूबाजूच्या प्रदेशात विविध प्रकारची किरणोत्सर्गी द्रव्ये व किरण बाहेर फेकले जातात. उदा., २० किलोटन शक्तीच्या बाँबपासून निघालेले न्यूट्रॉन ६०० मी. त्रिज्येच्या परिसरात मारक ठरतात, तर गॅमा किरणांकरिता मारक परिसराची व्याप्ती १,३०० मी.पर्यंत जाते. या किरणांमुळे तात्कालिक परिणाम मिळतो, तर स्फोटापासून जे दीर्घजीवी किरणोत्सर्गी समस्थानिक (अणुक्रमांक तोच पण भिन्न अणुभार असलेले त्याच मूलद्रव्याचे प्रकार) निर्माण होतात, त्यांचा परिणाम बराच जास्त काळपर्यंत टिकतो. [⟶ किरणोत्सर्गी अवपात].
प्रारणाचे मुख्य प्रकार व त्यांपासून होणारे जीववैज्ञानिक परिणाम : प्रारण जीवविज्ञानामध्ये अभ्यास करण्यात येणाऱ्या प्रारणांच्या प्रकारांमध्ये अवरक्त, दृश्य प्रकाश, जंबुपार, क्ष- आणि गॅमा-किरण या निरनिराळ्या तरंगलांबींच्या विद्युत् चुंबकीय तरंगरूपी प्रारणांचा आणि आल्फा किरण (आल्फा कणांचे बनलेले किरण), बीटा किरण (बीटा कणांचे म्हणजे इलेक्ट्रॉनांचे बनलेले किरण), प्रोटॉन, न्यूट्रॉन इ. वेगवान कण प्रारणांचा समावेश होतो. यांपैकी अवरक्त व दृश्य प्रकाश ऊर्जेचे सर्वसाधारणपणे पदार्थांमधील सबंध रेणूंच्या वा अणूंच्या द्वारा शोषण होते व परिणामी पदार्थाच्या तापमानात वाढ होते. जंबुपार प्रारणाचे (तरंगलांबी ३,०००·
Å पेक्षा कमी Å अँगस्ट्रॉम एकक = १०–१० मी.) शोषण रेणूच्या आतमध्ये असणाऱ्या इलेक्ट्रॉनांद्वारा होते व त्यामुळे रेणू उद्दीपित अवस्थेत जातो. क्ष- व गॅमा-किरण यांच्यामुळे रेणूमधील इलेक्ट्रॉनाला ऊर्जा पुरविली जाते. त्यामुळे तो मुक्त अवस्थेत रेणूच्या बाहेर येतो व अवशिष्ट रेणूचे धन आयनात रूपांतर होते. अशा रीतीने मुक्त केलेल्या इलेक्ट्रॉनाला मोठ्या प्रमाणाची गतिज ऊर्जा मिळत असल्यामुळे हा इलेक्ट्रॉन परत इतर पदार्थ रेणूंबरोबर परस्परक्रिया करून त्यांचे आयनीकरण करू शकतो. या क्रियेस द्वितीयक आयनीकरण असे म्हणतात. रेणूमधील अणूचे आयनीकरण झाले की, त्यामुळे रेणूमध्ये रासायनिक बदल घडून येतो.
जंबुपार प्रारणामुळे घडून आलेल्या अणूच्या (वा रेणूच्या) उद्दीपनामुळे सुद्धा रासायनिक विक्रिया घडून येते. आपाती प्रारणाजवळ असणारी ऊर्जा अणूचे (वा रेणूचे) आयनीकरण करण्याकरिता पुरेशी असेल, तर उद्‌भासनामुळे त्यापेक्षा कमी ऊर्जा विनिमय करणारी उद्दीपन विक्रिया नेहमीच शक्य असते पण अशा परिस्थितीत आयनीकरण परिणाम मिळण्याची संभाव्यता जास्त असते, असे आढळते. वेगवान आल्फा कण, बीटा कण व प्रोटॉन जेव्हा पदार्थातील अणूवर वा रेणूवर पडतात तेव्हा ते अणूचे वा रेणूचे आयनीकरण अथवा उद्दीपन करतात. प्रोटॉन व आल्फा कण काही परिस्थितीत अणूच्या केंद्राबरोबर परस्परक्रिया करून त्याला ऊर्जा पुरवितात. वेगवान न्यूट्रॉनांवर विद्युत् भार नसल्यामुळे ते अणूच्या केंद्रावर सरळ आघात करून त्यास ऊर्जा देऊ शकतात. काही वेळा ते पदार्थामधील (उदा., पॅराफीन) हायड्रोजन अणूमधील प्रोटॉनाला परस्परक्रियेद्वारे ऊर्जा पुरवितात. अशा रीतीने गतिमान झालेल्या प्रोटॉनांद्वारे आयनीकरण होऊ शकते. अंतःश्वसन अथवा अंतर्ग्रहण केल्यामुळे आल्फा कण अनिष्ट परिणाम घडवून आणू शकतात. त्यांची भेदनक्षमता कमी असल्याने त्यांच्यामुळे सामान्यपणे फक्त प्राण्याच्या त्वचेवर परिणाम घडू शकतो. त्यांची आयनीकरण करण्याची क्षमता उच्च प्रतीची असल्यामुळे ते आपली सर्व ऊर्जा एका कोशिकेमध्येच खर्च करू शकतात. एक MeV (दशलक्ष इलेक्ट्रॉन व्होल्ट १ इलेक्ट्रॉन व्होल्ट = १·६०२ X १०–१९ जूल) ऊर्जा असलेला आल्फा कण, १ ग्रॅ./घ. सेंमी. घनता असलेल्या ऊतकामध्ये अंदाजे ५·३ मायक्रॉन (१ मायक्रॉन = १०–६ मी.) खोलीपर्यंत प्रवेश करू शकतो.
बीटा कण अथवा इलेक्ट्रॉन ऊतकाचे भेदन जास्त खोलीपर्यंत करतात. १०० KeV (किलो इलेक्ट्रॉन व्होल्ट) ऊर्जेचे इलेक्ट्रॉन १ ग्रॅ./घ. सेंमी. घनता असणाऱ्या ऊतकामध्ये साधारणपणे १४१ मायक्रॉन अंतरापर्यंत प्रवेश करतात व सु. ४-५ आयन एक मायक्रॉन अंतरापर्यंत निर्माण करतात. प्राथमिक इलेक्ट्रॉनाची ऊर्जा जर १-१० KeV एवढी असेल, तर ते द्वितीयक विक्रियेनेही आयनीकरण करू शकतात.
गॅमा किरणाची भेदनक्षमता बीटापेक्षाही जास्त दर्जाची असते. त्यामुळे पदार्थाच्या अणूंमध्ये आयनीकरण आणि उद्दीपन होते. न्यूट्रॉनाची भेदनक्षमता यापेक्षाही जास्त असते. जीवद्रव्यात (कोशिकेतील जटिल जिवंत द्रव्यात) असणाऱ्या हायड्रोजन अणूबरोबर त्याची तीव्र विक्रिया होऊन त्यापासून वेगवान धन विद्युत् भाराचा प्रोटॉन बाहेर पडतो. सारांशरूपाने असे म्हणता येते की, प्रारणांमुळे जी जीववैज्ञानिक प्रक्रिया सुरू करण्यात येते तिचा आरंभ बिंदू पदार्थामधील अणूचे आयनीकरण हा होय. आयनीकरणामुळे पदार्थात रासायनिक बदल होतो. यामुळे जीववैज्ञानिक जुळवाजुळवी आवश्यक होते. जीववैज्ञानिक प्रणालीमधील विविध लक्ष्यांमध्ये आयनीकारक प्रारण भेदभाव करीत नाही. त्यामुळे निरनिराळ्या प्राण्यांच्या जातींमध्ये, अवयवांमध्ये, ऊतकांमध्ये किंवा कोशिकांमध्ये जो भिन्न प्रतिसाद आढळतो, त्याच्या कारणाचा शोध त्या त्या घटकाच्या अंगभूत संवेदनशीलतेमध्येच घेतला पाहिजे. प्राण्याची हाडे व दात यांसारख्या ऊतकांमध्ये भारी द्रव्यमानाची मूलद्रव्ये असतात. त्यामुळे ती प्रारणाला संवेदनशील बनून प्रारण ऊर्जेचे मोठ्या प्रमाणात शोषण करतात. याउलट रक्त व स्नायू यांसारख्या मृदू ऊतकांमध्ये आढळणारी मूलद्रव्ये कमी द्रव्यमानाची असल्यामुळे त्यांमध्ये प्रारणशोषणाचे प्रमाण साहजिकच कमी प्रतीचे होते.
प्रारूपिक (नमुनेदार) रासायनिक बंध ऊर्जेचे मूल्य सामान्यपणे ३ eV या परिमाणाचे असते. याउलट आयनीकरण घडवून आणण्याकरिता सामान्यपणे ६० eV या दर्जाची ऊर्जा पुरवावी लागते. आयनीकरण प्रक्रिया एका अत्यंत संकुचित क्षेत्रापुरतीच मर्यादित असल्यामुळे ती प्राण्याच्या शरीरात कोठेही अनियमित रीतीने घडून येते. प्रारणामुळे ज्या ठिकाणी आयनीकरण झाले आहे अशी ठिकाणेही सामान्यपणे एकमेकांपासून दूर अंतरावर असतात. दोन पदार्थांच्या रेणूंमध्ये घडणाऱ्या सामान्य विक्रियेत दोन्ही पदार्थांचे रेणू बहुसंख्येने तीत एकाच वेळी भाग घेतात, हे लक्षात घेतले असता वरील आयनीकरण प्रक्रियेचे वैशिष्ट्य कळून येईल. प्रारणामुळे घडून येणारी प्रक्रिया भंजन स्वरूपाची असून त्यामुळे अनियत रीतीने मोठ्या मूल्याच्या ऊर्जेचे आकस्मित विमोचन होते, हे स्पष्ट होते. जीवाच्या कार्यकारी विभागावरच जेव्हा ही विक्रिया होते तेव्हा त्यास प्रत्यक्ष परिणाम असे म्हणतात. द्वितीयक प्रक्रियेद्वारे जेव्हा हा परिणाम घडून येतो तेव्हा त्यास अप्रत्यक्ष परिणाम असे म्हणतात. वर वर्णन केलेल्या प्रत्यक्ष प्रक्रियेद्वारे निर्माण होणाऱ्या प्राथमिक आयनाचे आयुष्य अल्प असते व प्राण्याच्या शरीरामधील पाण्यासारख्या दुसऱ्या घटकाच्या द्वारे त्यांचे विक्रियाशील मूलकामध्ये थोड्याच वेळात रूपांतर होते. मूलक विसरण क्रियेमुळे दूरवर पसरून आघात स्थानापासून दूर अंतरावर अनेक ठिकाणी रासायनिक बदल घडवून आणू शकतात. हा परिणाम साहजिकच विलंबित स्वरूपाचा असल्यामुळे सापेक्षतेने दीर्घकाळपर्यंत त्याचा प्रभाव राहतो.
इतर भौतिकीय कारकांच्या तुलनेने पाहता जीववैज्ञानिक प्रणालीवर आयनीकरण करणाऱ्या प्रारणाचा होणारा परिणाम सर्वांत प्रभावी आहे, असे दिसते. फक्त एकाच आयनीकरण प्रक्रियेमुळे प्राण्याच्या जनुकामध्ये [गुणसूत्रामध्ये असणाऱ्या आनुवंशिक घटकांच्या एककांमध्ये ⟶ जीन] उत्परिवर्तन घडवून आणता येते आणि त्यामुळे एखाद्या सूक्ष्मजंतूचा नाशसुद्धा होऊ शकतो. याउलट बहुतेक सर्व ज्ञात सस्तन प्राण्यांच्या शरीरामधील १ कोटी रेणूंपैकी एकाचे आयनीकरण केले असता त्याचा मृत्यू होतो असे आढळते. एकदाच किरणीयन केले असता त्यापासून होणारे जीववैज्ञानिक परिणाम दीर्घकाळपर्यंत राहू शकतात. हे परिणाम विविध तऱ्हांचे असतात. यांच्या पाठीशी असलेल्या प्रक्रिया किंवा त्यांच्या यंत्रणा याविषयी फारच थोडी माहिती उपलब्ध आहे. प्रारणाद्वारे उद्‌भासन केल्यामुळे प्रथम एक रासायनिक विक्रिया होत असावी व तिच्यामुळे जीववैज्ञानिक जुळवाजुळव आवश्यक होत असावी, एवढाच तर्क करता येतो. प्रथमदर्शनी एकरूप दिसणाऱ्या दोन कोशिका (किंवा जीव) घेऊन त्यांस एकाच आयनीकारक प्रारणाच्या योगे तितक्याच कालखंडाकरिता उद्‌भासित केले, तर त्यांची प्रतिक्रिया तीच आढळत नाही. या निरीक्षणावरून वरील आविष्काराच्या जटिल स्वरूपाची कल्पना येते. निरीक्षणात आढळणारा फरक हा कोशिकेची स्थिती निश्चित करणाऱ्या चल राशीमध्ये होणाऱ्या काही क्षणिक बदलामुळे मिळतो किंवा त्यांमधील अंगभूत जननिक (आनुवंशिक) सूक्ष्म भिन्नतेमुळे निर्माण होतो, याचा निर्णय अजून लागलेला नाही. अशी परिस्थिती असली, तरी प्रारणाद्वारे घडणाऱ्या जीववैज्ञानिक परिणामाच्या यंत्रणेविषयी काही मीमांसा सुचविल्या गेल्या आहेत. तथापि यांपैकी कोणतीच मीमांसा सर्वमान्य झालेली नाही. या मीमांसांपैकी काहींचा खाली संक्षेपाने उल्लेख केला आहे.
सक्रियित जल मीमांसा : (सक्रियित म्हणजे अधिक क्रियाशील बनलेले). प्रारणाकरिता विरल विद्रावाची संवेदनशीलता ही नेहेमीच जास्त असते, या प्रयोगाद्वारे केलेल्या निरीक्षणावर ही मीमांसा आधारित आहे. या मीमांसेप्रमाणे आयनीकारक प्रारणामुळे पाण्यामध्ये अल्पजीवी पेरॉक्साइड रेणू निर्माण केले जातात आणि या रेणूंमुळे ऊतकामध्ये आढळणारा परिणाम निर्माण होतो.
एंझाइम अक्रियण मीमांसा : एंझाइमे ही नेहेमीच जीवद्रव्यात उपस्थित असतात आणि काही परिस्थितीत त्यांची प्रारणाकरिता असणारी संवेदनशीलता चांगली असते. या प्रयोगाने आढळणाऱ्या दोन गोष्टींचा उपयोग या मीमांसेत केला आहे. आपाती आयनीकारक प्रारणाचा प्रभाव एंझाइमांवर पडून त्यांची कार्यक्षमता कमी केली जाते व यामुळे अंती जीववैज्ञानिक प्रणालींच्या कार्यात अनिष्ट बदल घडून येतो, असे या मीमांसेमध्ये मानले जाते.
कोशिका विभाजन निरोधन मीमांसा : कोशिका विभाजन क्रियेचे काही टप्पे हे इतर टप्प्यांपेक्षा प्रारणाकरिता जास्त संवेदनशीलता दाखवितात आणि कोशिका विभाजन क्रिया व ही संवेदनशीलता यांमध्ये काही प्रमाणात परस्परसंबंध सापडतो, या प्रयोगाद्वारे आढळणाऱ्या गोष्टींवरून ही मीमांसा सुचविण्यात आली आहे. वर दिलेल्या मीमांसेप्रमाणेच प्रारणामुळे कोशिका विभाजन कार्यात बिघाड झाल्याने जीववैज्ञानिक प्रणालीमध्ये अनिष्ट परिणाम घडून येतो, असे मानले जाते.
लक्ष्य मीमांसा : आयनीकारक प्रारणामुळे सजीव प्राण्यावर होणारे परिणाम त्यामध्ये घडून येणाऱ्या रासायनिक विक्रियेशी निगडित असतात व या रासायनिक विक्रिया प्रारणाने निर्माण केलेल्या आयनीकरण प्रक्रियेमुळे होतात, हे सर्वमान्य आहे. जनुकाचे उत्परिवर्तन, गुणसूत्राचे अनुबंधन [⟶ गुणसूत्र], व्हायरसाचे निष्क्रियीकरण, जंतूचा विनाश किंवा कोशिका विभाजन क्रियेचा निरोध हे प्रारणामुळे उत्पन्न होणारे महत्त्वाचे असे जीववैज्ञानिक परिणाम आहेत. ज्या प्रारण मात्रा दिल्यामुळे फक्त सूक्ष्म रासायनिक विक्रिया घडून येतील असे दाखविता येते अशा मात्रेच्या प्रारण-उद्‌भासनामुळे सजीवात महत्त्वाचे असे जीववैज्ञानिक परिणाम कसे घडून येतात, हा प्रश्न उद्‌भवतो. उदा., ५०४ राँटगेन ते ५ X १०५ राँटगेन या प्रारण मात्रेमुळे सजीवात लक्षणीय परिणाम घडून येतात, असे प्रयोगाने आढळते. ५ X १०५ राँटगेन या प्रारण मात्रेमुळे प्रती घन मायक्रॉन ऊतक द्रव्यात सामान्यपणे १०६ आयनीकरणे निर्माण केली जातात, तर इतर प्रयोगांद्वारे मिळालेल्या माहितीवरून या विक्रियेत १०६ रेणू भाग घेतात, असे आढळते. एका घन मायक्रॉनमध्ये १०११ रेणू असतात हे लक्षात घेता मूळ संख्येपैकी एक लाखामधील फक्त एकच रेणू प्रारणामुळे दूषित होतो असे कळते. एवढ्या सूक्ष्म प्रमाणातील बदलामुळे लक्षणीय जीववैज्ञानिक परिणाम कसे घडून येऊ शकतील याबद्दल भिन्न मीमांसा उपलब्ध आहेत. त्यांपैकी लक्ष्य मीमांसा ही काही विक्रियांकरिता विशेष यशस्वी ठरली आहे. या मीमांसेप्रमाणे प्रत्येक जीववैज्ञानिक प्रणालीमध्ये काही अतिसूक्ष्म व संवेदनशील अशी केंद्रे असतात की, ज्यांना जीवद्रव्याच्या अतिजीवितेच्या दृष्टीने विशेष महत्त्व असते. यांपैकी कोणत्याही केंद्रावर प्रारण आघात होऊन त्यामुळे जर जीववैज्ञानिक परिणाम झाला, तर त्याचा सबंध प्रणालीवर अनिष्ट असा परिणाम घडून येतो. हानी करण्याकरिता ज्या प्राणि-ऊतकाच्या विभागात आयनीकरण करून या मीमांसेप्रमाणे रासायनिक विक्रिया घडवून आणणे आवश्यक असते, त्यास लक्ष्य असे म्हणतात. प्रत्येक सजीवात अशी अनेक लक्ष्ये असतात. आयनीकारक कण लक्ष्यामध्ये प्रवेश करून त्यात जेव्हा आयनीकरण करतो तेव्हा या विक्रियेस आघात असे म्हणतात. या प्रकारची विक्रिया एकाच आघाताने घडून येते. आघाताद्वारे ही विक्रिया घडवून आणण्याची संभाव्यता आघाताच्या किती कालापूर्वी आयनीकरण झाले होते यावर अवलंबून असत नाही. त्यामुळे घडणारा रासायनिक परिणाम हा प्रारणांच्या तीव्रतेवर अवलंबून न राहता एकंदर प्रारण मात्रेवरच अवलंबून असतो. प्रारण-उद्‌भासन अखंडित करून काही ठराविक मात्रा दिली काय किंवा खंडित रीत्या अनेक वेळा उद्‌भासन करून मात्रापूर्ती केली काय या दोहोंच्या परिणामात काही फरक असत नाही. उदा., एका उद्‌गमापासून १० मिनिटांची १० उद्‌भासने करून मात्रा दिली किंवा २० मिनिटांच्या कालावधीची ५ उद्‌भासने दिली असता त्यामुळे घडून येणारा परिणाम या मीमांसेनुसार एकाच मूल्याचा असतो. एकंदर लक्ष्य आघात संख्या प्रारण मात्रेच्या मूल्यावर अवलंबून राहील, हे स्पष्ट आहे. प्रारण मात्रेचे मूल्य जर फार जास्त नसेल, तर एकाच लक्ष्यावर एकापेक्षा जास्त वेळा आघात होण्याची संभाव्यता (शक्यता) नगण्य असते. जर प्रारण मात्रेचे मूल्य खूप मोठ्या प्रमाणात वाढले, तरच ही अशी शक्यता विचारात घेण्याएवढी मोठी होईल. प्रारणाद्वारे जंतुनाश होण्याच्या प्रक्रियेकरिता जर हे प्रतिरूप वापरले, तर त्यानुसार प्रारण मात्रा मूल्य वाढविले असता, मात्रेनंतर जंतू मागे जिवंत राहण्याची संभाव्यता प्रारण मात्रेबरोबर घातांकीय स्वरूपाचे (ज्याच्या लॉगरिथमाचा आलेख सरळ रेषात्मक आहे अशा स्वरूपाचे) चलन दाखवील असा निष्कर्ष मिळतो. जर या विक्रियेत प्रारणाच्या आयनीकरणाचा संकलित परिणाम होत असता, तर हे चलन ज्याचा आलेख s या अक्षराच्या वक्राच्या स्वरूपाचा आहे असे असते. वरील चलन घातांकीय स्वरूपाचे असल्यामुळे त्याच्या साहाय्याने सरासरी मारक मात्रेचे मूल्य निश्चित करता येते. जी मात्रा दिली असता उद्‌भासित जंतूंपैकी ६३ टक्के जंतूंचा नाश होतो अशा मात्रेस सरासरी मारक मात्रा असे म्हणतात. प्रारणाद्वारे निर्माण होणाऱ्या अनिष्ट परिणामाकरिता सजीवाची संवेदनशीलता मारक मात्रेच्या संदर्भात निश्चित करता येते.
या मीमांसेप्रमाणे प्रारणजन्य दूषित रेणूंची संख्या प्रती एकक घनफळ द्रव्यात होणाऱ्या फक्त आयनीकरणांवर अवलंबून राहत असल्यामुळे ही संख्या प्रारण स्वरूपाप्रमाणे (गॅमा किरण अथवा भिन्न तरंगलांबीचे क्ष-किरण) चलन दाखवीत नाही. लक्ष्य गोलकाच्या आकाराचे आहे असे गृहीत धरून अतिजीविता वक्रापासून त्याच्या आकारमानाविषयी अंदाज करता येतो. भिन्न द्रव्याकरिता अशा रीतीने गणन केलेल्या त्रिज्या ४ ते ४० मिलिमायक्रॉन या प्रमाणाच्या असतात, असे प्रयोगाने कळते. प्रारणामुळे निर्माण झालेल्या पुष्कळ परिणामांचे विशदीकरण लक्ष्य मीमांसेवरून देता येत असले, तरी ज्यांचे विशदीकरण करता येत नाही असेही काही आविष्कार आहेत, हे येथे नमूद करणे आवश्यक आहे.
जीववैज्ञानिक परिणामाचे स्वरूप : या प्रक्रियेतील प्राथमिक घटना म्हणजे आपाती प्रारण ऊर्जेचे जीववैज्ञानिक प्रणालीद्वारा होणारे शोषण ही होय, याचा उल्लेख मागे आला आहे. त्यामुळे प्रत्यक्ष अथवा अप्रत्यक्ष यंत्रणेच्या साहाय्याने प्रणालीमधील रेणूमध्ये रचनात्मक व कार्यकारी बदल घडून येतात. नैसर्गिक चयापचयामुळे (शरीरात सतत होणाऱ्या भौतिक-रासायनिक घडामोडींमुळे) या बदलाचे दोष इतर अनेक रेणूंपर्यंत पोहोचले म्हणजे त्यायोगे जीवरासायनिक विकृती निर्माण होते. चयापचयामुळे या विकृतीमध्ये आणखी वाढ होत जाऊन त्यापासून पुढे सूक्ष्मदर्शी विकृतीची निर्मिती होते. उदा., गुणसूत्रांमधील (आनुवंशिक लक्षणे एका पिढीतून पुढील पिढीत नेणाऱ्या सुतासारख्या सूक्ष्म घटकांमधील) रचनात्मक मोडतोडीमध्ये भर पडली असता त्यापासून दृश्य परिणाम मिळतात. या विकृतीचे प्रमाण जर एका विशिष्ट मर्यादेबाहेर गेले, तर त्यामुळे त्या कोशिकेचा मृत्यूही होऊ शकतो. जीव एककोशिक (एकाच कोशिकेचा बनलेला) असेल, तर त्यामुळे जीवाचाही अंत होतो पण बहुकोशिक जीवाचा अंत मात्र अशा तऱ्हेने अनेक कोशिकांचा नाश झाल्याशिवाय होत नाही. प्रारण-उद्‌भासनामुळे निर्माण होणारे दृश्य परिणाम मुख्यत्वेकरून (१) कायिक व (२) आनुवंशिक या प्रकारचे असतात. कायिक परिणामाची व्याप्ती त्या विशिष्ट जीवापुरतीच मर्यादित असते पण आनुवंशिक परिणामांची झळ पुढील पिढ्यांनाही लागते. चयापचयामुळे होणाऱ्या विकृतीच्या वाढीस प्रतिकार करणाऱ्या काही प्रक्रिया आहेत. कोशिकेमधील जीवरासायनिक विकृतीच्या वाढीस अटकाव करू शकतील अशी काही विशिष्ट एंझाइमे असतात आणि ही एंझाइमे थोड्याफार प्रमाणात अंतिम परिणामाची व्याप्ती मर्यादित करू शकतात. वरील प्रकारे एंझाइमाचा वापर करून अंतःकोशिकी सुधार प्रक्रिया कार्यान्वित करता येते. अशा प्रकारच्या द्रव्यांना प्रारण संरक्षक म्हणतात. बहुकोशिक जीवामध्ये मृत अथवा अकार्यक्षम कोशिका काढून टाकून त्या जागी नवीन कार्यक्षम कोशिका उपलब्ध करून देण्याची नैसर्गिक क्षमता असते. ही पुनर्जननाची प्रक्रिया त्या जीवाच्या सबंध आयुष्यभर चालूच असते. या प्रक्रियेमुळे सुद्धा किरणीयनामुळे झालेला बिघाड थोड्याफार प्रमाणात भरून काढता येतो. याव्यतिरिक्त आधुनिक संशोधनामुळे स्थूलमानीय स्तरावर काही अकार्यक्षम अवयव अंशतः किंवा पूर्णपणे काढून टाकून त्याच्याबदली कार्यक्षम अवयवाचे प्रतिरोपण करण्याची किमया मानवाला साध्य झाली आहे. तिचाही या कार्याकरिता उपयोग करता येतो [⟶ अंतस्त्य-प्रतिरोपण]. याउलट ऑक्सिजनासारख्या काही द्रव्यांमुळे चयापचयामुळे होणाऱ्या विकृतीच्या वाढीस मदत होते. अशा प्रकारचा अनिष्ट परिणाम निर्माण करणाऱ्या द्रव्यास प्रारण-संवेदनशील अशी संज्ञा दिली जाते.
रेणवीय स्तरावरील परिणाम : कोशिकांची घडण ज्या रेणूंपासून झालेली असते त्यांचे स्थूलमानाने पुढील तीन वर्ग पाडता येतात : (१) लहान द्रव्यमानाचा रेणू : यांचे द्रव्यमान १ ते २ हजार डाल्टन या मर्यादेत असते (१ डाल्टन = १·६५ X १०–२४ ग्रॅम) (२) बृहत् रेणू : यांचे द्रव्यमान कित्येक हजार ते एक-दोन कोटी डाल्टनपर्यंत असते (३) पाण्याचे रेणू : कोशिकेच्या द्रव्यामानाच्या ८५ टक्क्यांपर्यंत पाण्याचे रेणू उपस्थित असतात. पाण्याच्या रेणूंच्या खालोखाल लहान रेणूंचे प्रमाण असते. सर्वांत कमी प्रमाण बृहत् रेणूंचे असते. अनेक लहान समान घटक रेणूंचा एकमेकांशी संधी होऊन त्यांच्या शृंखला बनल्यामुळे हे बृहत् रेणू निर्माण होतात. बृहत रेणू संख्येने जरी कमी असले, तरी ते कोशिकेमध्ये महत्त्वाचे कार्य करतात. यामुळे प्रारण ऊर्जा त्यांवर पडून तिचे शोषण झाले, तर त्यामुळे कोशिकेच्या कार्यावर फार मोठा परिणाम होतो.
आपाती ऊर्जेपैकी जास्तीत जास्त ऊर्जेचे शोषण पाण्याच्या रेणूंमध्ये त्याच्या संख्याबळामुळे होते. पाण्याच्या रेणूवर प्रारण पडल्याने त्याचे H व OH या विक्रियाशील मुक्त मूलकांमध्ये विभाजन होते. हे मूलक विद्रावातील विद्रुत (विरघळलेल्या) इतर स्थिर व शाबूत रेणूंची आघातांद्वारे मोडतोड करीत असल्याने परिणामतः ते अल्पजीवी (≈ १०–८ सेकंद) होतात व ⇨ क्षपण अथवा ऑक्सिडीकरण [⟶ ऑक्सिडीभवन] प्रक्रिया घडून येते. काहींचा ऑक्सिजनाशी संयोग होऊन त्यापासून HO2 हा मूलक निर्माण होतो. याशिवाय हायड्रोजन पेरॉक्साइड (H2O2) या विषारी रसायनाचे रेणूही तयार होऊ शकतात (या ऑक्सिडीकरण परिणामाला ‘ऑक्सिजन परिणाम’ म्हणतात). वरील घातक मूलकांचा जैव प्रक्रियेला आवश्यक अशा महत्त्वाच्या रेणूंशी संबंध येऊन त्यांची हानी होण्यापूर्वी इतर काही रसायनांशी संबंध आला, तर त्यांच्याशी संबंधित असलेल्या प्रक्रियेचे स्वरूपच बदलू शकते. योग्य परिस्थिती असल्यास यामुळे होणारी संभाव्य हानी टळू शकते. बहुतेक प्रकारच्या प्रारण संरक्षक रसायनाचे कार्य याच स्पर्धात्मक प्रक्रियेच्या साहाय्याने पार पडते. या स्पर्धेची क्षमता कोशिकेच्या महत्त्वाच्या भागातील या रसायनाच्या संहतीवर (प्रमाणावर) व मूलकाशी प्रक्रिया होण्याच्या त्यांच्या त्वरेवर अवलंबून राहते.
शरीरातील बहुतांश महत्त्वाच्या क्रिया प्रथिने, न्यूक्लिइक अम्ले यांसारखे बृहत् रेणू पार पाडीत असतात. त्यामुळे प्रारणामुळे त्यांच्यावर होणाऱ्या परिणामाला महत्त्व प्राप्त झाले आहे. या बृहत् रेणूंच्या रचनेमध्ये काही समान वैशिष्ट्ये आहेत. बृहत् रेणूत अनेक लहान व समान घटकांच्या शृंखला असतात. अशा एक वा अनेक शृंखला रासायनिक बंधामुळे तयार होत असतात. रेणूच्या या संपूर्ण त्रिमितीय रचनेतील विविध बंधांपैकी काहींचा प्रारणशोषणामुळे नाश होऊन त्याच्या रचनेत थोडासा जरी विस्कळीतपणा आला, तरी त्याच्या क्रियाशीलतेत घट होऊ शकते. अशा प्रकारे रचनेत उद्‌भवणारे दोष मुख्यतः दोन प्रकारचे असू शकतात.
(१) शृंखला भंग : या प्रक्रियेत घटक रेणूंच्या बनलेल्या शृंखला प्रारण कण आघातामुळे मध्येच तुटतात व त्यांचे लहान लहान तुकडे होतात. मूळ रेणू शृंखला व तिच्यापासून होणारे तुकडे यांमधील घटक रेणू तेच असल्यामुळे निर्माण झालेले तुकडे मूळ शृंखलेसारखेच प्रथमदर्शनी दिसले, तरी या दोहोंच्या गुणधर्मांत बराच फरक आढळतो.
(२) जोडसंधी : या प्रक्रियेत प्रारणशोषणामुळे एकाच बृहत् रेणूतील सुटे झालेले दोन भाग एकत्र येऊन संधी करतात (अंतःरेणवीय संधी) अथवा दोन वेगळे रेणू एकत्र येऊन सांधले जातात (आंतररेणवीय संधी).
याव्यतिरिक्त आणखी एक प्रारण परिणाम आढळतो. काही रेणूंतील विशिष्ट घटकांत विशिष्ट प्रकारच्या प्रारण ऊर्जेचेच अधिमान्य (अधिक पसंती दर्शविणारे) शोषण होते, असे आढळते. उदा., आनुवंशिक गुणधर्माचा वाहक असलेल्या डीएनए या न्यूक्लिइक अम्लातील ॲडेनीन, थायमीन इ. घटकांमध्ये जंबुपार प्रारण शोषण्याची विशिष्ट क्षमता असते. त्यामुळे जंबुपार प्रारणात आयनीकरण करण्याची क्षमता नसूनही या प्रकारचे प्रारण डीएनएमध्ये दोष निर्माण करू शकते. आनुवंशिकतेचे मूळ या घटकांत अंतर्भूत असल्याने प्रारण-उद्‌भासनामुळे त्यामध्ये जर बदल घडून आले, तर त्यामुळे परिणामी उत्परिवर्तनासारखे कायम स्वरूपाचे आनुवंशिक बदल घडून येऊ शकतात.
जीवरासायनिक परिणाम : कोशिकेतील लहान मोठ्या रेणूंशी जीवनाला आवश्यक अशा अनेक जीवरासायनिक विक्रिया निगडित असतात. प्रारणशोषणामुळे जर या रेणूंत दोष उद्‌भवले, तर त्यांची परिणती या विक्रियांना अडथळा अथवा अटकाव करण्यात होतो. याचे उत्तम उदाहरण म्हणजे एंझाइमांवरील परिणाम हे होय. एंझाइमे ही खास प्रकारची प्रथिने असून ती निरनिराळ्या विक्रियांमध्ये उत्प्रेरक (विक्रियेत स्वतः प्रत्यक्ष भाग न घेता ती घडवून आणण्यास मदत करणारा पदार्थ) म्हणून काम करतात. त्यांच्यात प्रारण-उद्‌भासनामुळे जर रचना दोष निर्माण झाला, तर त्यामुळे जैव प्रक्रियेत मूलभूत दोष म्हणजेच अडथळा निर्माण होतो (कोष्टक पहा).
प्रारणशोषणामुळे होणाऱ्या जीवरासायनिक परिणामांचे स्वरूप
|
रेणूंचे प्रकार |
कोशिकेच्या कोणत्या भागात मुख्यत्वे आढळतात |
दोषाचा प्रकार |
अंतिम हानीचे स्वरूप |
|
बृहत् रेणू डीएनए
आरएनए (रिबोन्यूक्लिइकअम्ल)
प्रथिन (एंझाइमे)
लहान रेणू लिपिडे स्टार्च, कार्बोहायड्रेटे
एटीपी (ॲडिनोसीन ट्राय फॉस्फेट)
|
केंद्रक, हरितकणू, कलकणू
रिबोसोम, केंद्रक
सर्वत्र
पटले, सर्वत्र सर्वत्र
कलकणूत तयार होतात. |
संश्लेषणास अटकाव
संश्लेषणास विलंब, अटकाव वा प्रतिबंध
रचनात्मक अखंडतेचा नाश
घातक एंझाइमांचा मुक्त संचार, रचनात्मक फेरफार,
रेणूंचा नाश व त्यांच्या संख्येत घट, विषारी पदार्थाची निर्मिती. |
दूषित कोशिका विभाजन, कोशिका मृत्यू, आनुवंशिक बदल, उत्परिवर्तन.
दूषित किंवा अपुरे प्रथिन उत्पादन
विचलित चयापचय व विकृतिवैज्ञानिक बदल
जीवरासायनिक – विशेषतः संश्लेषणात्मक विक्रियांना लागणाऱ्या ऊर्जेची कमतरता, विचलित चयापचय, शरीरक्रियावैज्ञानिक बदल.
|
[हरितकणू, कलकणू व रिबोसोम या संज्ञांच्या स्पष्टीकरणासाठी ‘कोशिका’ ही नोंद पहावी].
कोशिकेवरील परिणाम : प्रारणामुळे जीवसृष्टीवर घडून येणाऱ्या परिणामाच्या अभ्यासाकरिता एककोशिक सूक्ष्मजीव विशेष योग्य अथवा उपयुक्त ठरतात. याला अनेक कारणे आहेत. प्रत्येक कोशिका म्हणजे एक स्वतंत्र जीवच असतो. अतिशय थोड्या कालखंडात त्याची नवीन पिढी निर्माण होत असते. तापमानात अथवा परिसरातील परिस्थितीत बदल झाल्यास, बदलानुसार आपली जीवनपद्धती योग्य प्रकारे बदलून स्वतःस जिवंत ठेवण्याची प्रवृत्ती व क्षमता त्यामध्ये असते.
सूक्ष्मजीव ज्यामध्ये आहेत असा द्रव जर काही खास पोषक पदार्थाच्या जेलीवर त्यास विशिष्ट तापमानावर उबवले, तर प्रत्येक कोशिकेपासून पुनरुत्पादनाने अनेक कोशिका निर्माण होऊन त्यांचा एक सहज दिसू शकेल असा सूक्ष्मजीवांचा समूह बनतो. प्रत्येक समूहाची उत्पत्ती एकाच जीवापासून झालेली असल्यामुळे समूहांची संख्या मोजली असता त्या द्रवातील मूळ जीवांची संख्या मिळविता येते. प्रारणाच्या उद्‌भासनानंतर या संख्येत होणाऱ्या घटीवरून अतिजीवितेची टक्केवारी समजू शकते. अशा प्रकारचे अतिजीविता आलेख बऱ्याच एककोशिक सूक्ष्मजीवांच्या बाबतीत अभ्यासले गेले आहेत. यावरून पुढील ढोबळ अनुमाने काढता येतात : (१) सूक्ष्मजीव प्रारणरोधक असून त्यांच्याकरिता मारक मात्रा –३७ कित्येक किलोरॅड इतकी असते. उदा., एश्चेरिकिया कोलाय या सूक्ष्मजंतूच्या बाबतीत मारक मात्रा –३७ ही ५ किलोरॅड आहे. (२) अतिजीविता आलेख हे लक्ष्य मीमांसेच्या निष्कर्षाशी बरेच मिळतेजुळते आहेत, असे आढळते. (३) सूक्ष्मजीवांच्या वृद्धी आवर्तनातील कोणत्या टप्प्यावर प्रारणशोषण होते यावर त्यांच्या अतिजीवितेचे प्रमाण अवलंबून राहते. याचा अर्थ असा होतो की, वृद्धी आवर्तनाच्या वेगवेगळ्या टप्प्यांची प्रारण-संवेदनशीलता वेगवेगळ्या मूल्यांची असते. वरील प्रकारच्या अभ्यासात कोशिकेच्या पुनरुत्पादनाच्या क्षमतेची परीक्षा होते. ही क्षमता गमावूनही कोशिका जिवंत राहू शकते ती नाश पावतेच असे नाही. कोशिकेच्या मृत्यूकरिता जीवाच्या चयापचयातील इतर क्रियांमध्येही बिघाड होणे कित्येक वेळा आवश्यक ठरते.
टी. टी. पक आणि फिलिप मार्क्स या शास्त्रज्ञांनी १९५५ मध्ये सस्तन प्राण्यांमधील काही अवयवांच्या कोशिका शरीरबाह्य स्थितीत वाढविण्याची पद्धती शोधून काढल्यानंतर वरील प्रकारचे प्रयोग या कोशिकांवरही केले गेले. या कोशिकांच्या अतिजीविता आलेखांचे स्वरूपही ढोबळमानाने सूक्ष्मजीवांच्या तत्सम आलेखांसारखे असले, तरी मारक मात्रा –३७ बरीच कमी म्हणजे १०० रॅडच्या आसपासच असल्याचे आढळले.
बहुकोशिक जीवांच्या कोशिकांच्या रचनेत काही मूलभूत फरक आहेत. त्यांतील केंद्रकाची रचना विशेष प्रगत स्वरूपाची असते. कोशिकाद्रव्यातील इतर उपांगांची रचनाही सुस्पष्ट असते. त्यामुळे या कोशिकांवरील परिणामांचे मोजमापही वेगवेगळ्या प्रकारांनी होऊ शकते. शिवाय प्रारणाचा उपसर्ग कोणत्या उपांगांना झाला आहे, यावरही अंतिम हानीचे स्वरूप अवलंबून असते. समजा, किरणीयनाने कोशिकांतील विविध पटलांची एकात्मता भंग पावली, तर त्यामुळे पोषक पदार्थांच्या परिवहनाला बाध येतो किंवा कोशिकाबाह्य द्रव कोशिकेत शिरून जीवरासायनिक विक्रियांत अडथळा येतो. जीवरासायनिक विक्रियांच्यामधील बदलाचा एक प्रकट परिणाम गुणसूत्रांमध्ये निर्माण होणाऱ्या रचनादोषांत दिसून येतो.
आनुवंशिकतेचे मूळ व एकंदरीतच कोशिकेच्या जीवनाला आवश्यक ते सर्व ज्ञान गुणसूत्रांत साठविलेले असल्यामुळे त्यांच्यातील रचनादोषांना विशेष महत्त्व आहे. या रचनादोषांचे काही प्रकार आ. ३ मध्ये दाखविले आहेत. किरणीयनामुळे गुणसूत्राचा काही भाग तुटतो व तुकडे तसेच राहतात. काही वेळा तुकडे परत सांधले जातात पण तसे होताना ते उलट सुलट होतात किंवा जोड भलत्याच ठिकाणी होऊन गुणसूत्रात व्यंग येते. कधी तर अशा तुकड्यांची दोन गुणसूत्रांत अदलाबदल होऊन त्यापासून असमान व विसंवादी गुणसूत्रे निर्माण होतात. गुणसूत्रांची होणारी हानी प्रखर असेल, तर त्या कोशिकेचा मृत्यू अटळच असतो व हानीची परिणती आनुवंशिक परिणामात होत नाही परंतु हानी तेवढी प्रखर नसेल, तर ती होऊनही कोशिका बराच काळ तग धरू शकते. कालांतराने मात्र तिच्या कार्यक्षमतेचा ऱ्हास होतोच. अशा कोशिकांच्या विभाजनात तर विकल्प येतोच पण विभाजन पार पडलेच, तर अपत्य कोशिका दूषित किंवा असमर्थ निपजतात वा मृत्यूही पावतात. त्यातून अशा कोशिका अंडाणू (स्त्री-जननकोशिका) किंवा शुक्राणू (पुं-जननकोशिका) असतील, तर त्यांच्या संयोगापासून उपजणाऱ्या जीवाचे आनुवंशिक गुणधर्म बदललेले असतात. यालाच उत्परिवर्तन म्हणतात. काही उत्परिवर्तने संहारकही ठरू शकतात. [⟶ उत्परिवर्तन].
बहुकोशिक प्राणिमात्रावर परिणाम : बहुकोशिक जीवाच्या रचनेत काही मूलभूत वैशिष्ट्ये असतात. शरीरातील निरनिराळ्या इंद्रियांतील जीवरासायनिक विक्रिया सुव्यवस्थित व जीवनाच्या दृष्टीने सारख्याच आवश्यक असतात. त्या एकमेकींवर अवलंबूनही असतात. किरणीयनामुळे या वेगवेगळ्या इंद्रियांच्या कार्यावर होणाऱ्या परिणामाचे ढोबळ स्वरूप जरी कोणत्याही कोशिकेवर होणाऱ्या परिणामासारखेच असले, तरी त्या त्या इंद्रियाच्या विशिष्ट कार्यानुसार त्याचे दृग्गोचर स्वरूप वेगवेगळेच असते. स्थूलमानाने बहुकोशिक प्राणिमात्रावरील परिणाम कायिक व आनुवंशिक अशा दोन वर्गांत मोडतात.
कायिक परिणाम : कायिक परिणामाचे परत तीव्र प्रारण आजार व विलंबित परिणाम असे दोन उपवर्ग पडतात. सामान्यतः प्रारणाच्या उद्‌भासनानंतर थोड्याच वेळात या आजाराची लक्षणे दिसू लागतात. दुसऱ्या महायुद्धात करण्यात आलेल्या जपानमधील अणुबाँब स्फोटात व त्यानंतरच्या काळात अणुकेंद्रीय विक्रियकांमध्ये झालेल्या काही थोड्या अपघातांत सापडलेल्या व्यक्तींच्या अनुभवावरून मानवाच्या बाबतीत या प्रकारे होणाऱ्या आजाराविषयीची माहिती उपलब्ध झाली आहे. [⟶ प्रारण चिकित्सा].
विलंबित परिणामामध्ये किरणीयनानंतरही बऱ्याच कालावधीनंतर प्रारणाचे विलंबित परिणाम जीवांना भोगावे लागतात. उदा., या परिणामामुळे मनुष्यप्राण्याच्या आयुर्मर्यादेत घट होते, जननक्षमतेचा ऱ्हास किंवा लोप होतो, मोतीबिंदू, रक्तार्बुदासारख्या बाधा होतात. [⟶ प्रारण चिकित्सा].
आनुवंशिक परिणाम : हे परिणाम प्रारणशोषणामुळे गुणसूत्रांमध्ये मोडतोड झाल्यामुळे जी उत्परिवर्तने होतात त्यांपासून निर्माण होतात. काही वेळा गुणसूत्रांमध्ये दृश्य रचनादोष निर्माण न होताही सूक्ष्म उत्परिवर्तने होऊ शकतात. आनुवंशिक गुणधर्माचा वाहक असलेल्या डीएनए रेणूच्या घटकरेणूंच्या क्रमवारीत बिघाड झाला, तर त्या विशिष्ट जनुकाच्या प्रकृतीत बदल होऊन त्याच्या गुणधर्मात परिवर्तन होते. कित्येक अप्रभावी जीन जे सामान्यतः अप्रकट स्वरूपात असतात ते अशा प्रकारच्या बदलानंतर आपला प्रभाव दाखवू शकतात. अशा उत्परिवर्तनामुळे पुढील अनेक पिढ्यांत शारीरिक व्यंगे इ. विकृती निर्माण होऊ शकतात. मनुष्याच्या
बाबतीत या परिणामाची बाधा पुढील कित्येक पिढ्यांपर्यंत पोहोचवली जात असल्यामुळे त्याचा संपूर्ण समाजरचनेवर किंवा व्यवस्थेवर अनिष्ट परिणाम होण्याची शक्यता नाकारता येत नाही.
प्रारणाचे सर्वच परिणाम अनिष्ट असतात, असे समजणे चूक होईल. प्रारणाच्या साहाय्याने कृत्रिमरीत्या अस्तित्वात आणलेल्या काही हितकारी उत्परिवर्तनांच्या योगे अन्नधान्याची पैदास मोठ्या प्रमाणात वाढविणे शक्य होते. रोगनिर्मूलन, रोगचिकित्सा, वैद्यकीय उपकरणांचे निर्जंतुकीकरण, अन्नधान्यावरील कृमिकीटकांचा संहार, खाद्यपदार्थांचे परिरक्षण इ. उपयुक्त कार्यांसाठी प्रारणाचा नियमित वापर आजकाल केला जातो. [⟶ अणुऊर्जेचे शांततामय उपयोग].
संदर्भ : 1. Alexander, P. Atomic Radiations and Life, London, 1964
2. Altman, K. I. Gerber, G. B. Okada, S. Radiation Biochemistry, 2 Vols., New York, 1970.
3. Bacq, T. M. Alexander. P. Fundamentals of Radiobiology, London, 1963.
4. Bond, V. P. The Cellular Basis of Acute Radiation Death in Mammals, Vistas in Research, Vol. 4. New York, 1969.
5. Butler, J. A. V. Inside the Living Cell, London, 1959.
6. Casarette, A. P. Radiation Biology, New York, 1963.
7. Gray, P. Encyclopedia of Biological Sciences, New York, 1963.
8. Hollaender, A., Ed. Radiation Biology, Vol. 1, New York, 1963.
9. Lea, D. E. Actions of Radiations of Living Cells, Cambridge, 1962.
10. Pradhan, D. S. Sreenivasan, A. Basic Mechanisms of Radiation Injury and Repair in Mammalian Systems, Journal of Scientific and Industrial Research, Vol. 30, 1971.
11. आठवले, वि. त्र्यं. संपा. अणुयुग, मुंबई, १९६९.
फोंडके, बाळ चिपळोणकर, व. त्रिं.
“