פיזיקת קרינה

השפעות של אור גלוי ואולטרה סגול

חיים לא יכלו להתקיים על פני כדור הארץ ללא אור מהשמש. צמחים מנצלים את האנרגיה של קרני השמש בתהליך הפוטוסינתזה כדי לייצר פחמימות וחלבונים המשמשים כמקורות אורגניים בסיסיים למזון ואנרגיה לבעלי חיים. לאור יש השפעה מווסתת עוצמתית על מערכות ביולוגיות רבות. מרבית הקרניים האולטרה-סגולות החזקות של השמש, המסוכנות, נספגות ביעילות על ידי האטמוספירה העליונה. בגבהים גדולים ובסמוך לקו המשווה העוצמה האולטרה-סגולה גדולה יותר מאשר בגובה הים או בקווי הרוחב הצפוניים.

אור אולטרה סגול באורך גל קצר מאוד, מתחת ל 2200 אנגסטרומים, רעיל מאוד לתאים; בטווח הביניים יעילות ההרג הגדולה ביותר בתאים היא בערך 2600 אנגסטרם. חומצות הגרעין של התא, שהחומר הגנטי שלהן מורכב, סופגות חזק קרניים באזור זה. אורך גל זה, הזמין בקלות במנורות אדי כספית, קסנון או מימן, הוא בעל יעילות רבה לטיהור קוטלי חיידקים של האוויר.

מכיוון שהחדירה של אור גלוי ואולטרה סגול ברקמות הגוף הינה קטנה, רק השפעות האור על העור ועל המנגנון הראייתי הן בעלות השלכה. כאשר אור מקרי מפעיל את פעולתו על העור ללא גורמים נוספים החיצוניים מראש, מדענים מדברים על פעולה מהותית. לעומת זאת, מספר חומרים כימיים או ביולוגיים עשויים להתנות את העור לפעולה של אור; תופעות אלה האחרות מקובצות תחת פעולה פוטודינמית. אור נראה, כאשר הוא מנוהל בעקבות מינונים קטלניים של אולטרה סגול, מסוגל לגרום להתאוששות של התאים שנחשפו. תופעה זו, המכונה התאוששות פוטו, הביאה לגילוי מערכות אנזימים שונות המסוגלות להחזיר חומצות גרעין פגומות בגנים לצורתן הרגילה. סביר להניח שמנגנוני התאוששות הצילום פועלים ללא הרף בכמה צמחים החשופים לפעולה הישירה של אור השמש.

פני כדור הארץ מוגנים מפני הקרניים האולטרה סגולות הקטלניות של השמש על ידי השכבות העליונות של האטמוספירה, הסופגות אולטרה סגול רחוק, ועל ידי מולקולות אוזון בסטרטוספרה, הסופגות את רוב האולטרה סגול הקרוב. אף על פי כן, מאמינים כי מנגנון אנזימטי הפועל בתאי העור של פרטים מתקן ללא הפסקה את הנזק שנגרם על ידי קרניים אולטרה סגולות לחומצות הגרעין של הגנים. מדענים רבים מאמינים כי כלור פלואורו פחמימנים המשמשים במוצרי ריסוס אירוסול וביישומים טכניים שונים מדלדלים את שכבת האוזון הסטרטוספרית, ובכך חושפים אנשים לקרינה אולטרה סגולה אינטנסיבית יותר בגובה הקרקע.

ישנן עדויות המצביעות על כך שלא רק עוצמת האור הכוללת אלא גם קומפוזיציות מיוחדות משפיעות על אורגניזמים. לדוגמא, בדלעות, אור אדום מעדיף ייצור של פרחי פיסטלייטים, ואור כחול מוביל להתפתחות של פרחי אבקות. היחס בין נקבות לזכרים בגופיות מוגבר על ידי אור אדום. נראה שאור אדום מאיץ את קצב ההתפשטות של כמה גידולים בזנים מיוחדים של עכברים. לעוצמת האור המקרי יש השפעה על התפתחות איברים חושי אור; עיניהם של פרימטים שגדלו בחושך מוחלט, למשל, מפגרים הרבה בהתפתחות.