Ali mobilni telefoni lahko poškodujejo DNK?

Zmotno mnenje je, da radijski valovi mobilnih telefonov nimajo dovolj energije, da bi poškodovali DNK in povzročili resne bolezni

11. april 2020 – posodobljeno 16. aprila 2020

UVOD

Rečeno je, da elektromagnetno sevanje radijskih valov (za razliko od rentgenskih in gama žarkov *), ki jih uporabljajo mobilni telefoni, nima dovolj energije za ionizacijo atomov ali molekul in da zato to sevanje ne more poškodovati DNK in povzročiti bolezni, kot je rak. Ta stara trditev je bila postavljena še bolj izrecno: radijski valovi, ki jih uporabljajo mobilni telefoni, nimajo dovolj kvantne energije, da bi lahko vrgli elektrone iz atomov ali molekul in zato ne morejo povzročiti raka. Obe obliki te trditve sta napačni.

Da bi razložili to zmotnost, moramo najprej razumeti natančen pomen teh trditev. V fiziki se ionizacija nanaša na izbitje elektronov precej daleč od matičnega atoma oz. molekule. Situacija je drugačna kot pri ionih v raztopini, ki jih poznamo v kemiji. X-žarki in gama žarki prihajajo v posameznih valovnih paketih, imenovanih fotoni. Vsak foton ima energijo, znano kot kvantna energija. Ta energija resnično zadostuje za ionizacijo. Radijski valovi so na koncu prav tako sestavljeni iz fotonov in dejansko individualne energije teh fotonov ne zadostujejo za ionizacijo – zato se radijski valovi imenujejo neionizirno sevanje. Obstaja pa ključna razlika med radijskimi valovi ter X- in gama žarki, o katerih bom govoril pozneje.

Večina znanih povzročiteljev raka (rakotvornih snovi) ne povzroča ionizacije

Tu je preprosto vprašanje: Če radijski valovi mobilnega telefona ne morejo povzročiti raka, ker ne povzročajo ionizacije, kako pa delci azbesta, rakotvorni virusi in kemikalije povzročijo raka, ko noben od teh ni ionizirajoč dejavnik v smislu ionizirnega sevanja?

Odgovor je tudi preprost. Delci azbesta, nekateri virusi in rakotvorne kemikalije povzročajo raka zaradi različnih procesov in ne z ionizacijo. (Ocenjujem, da je manj kot 1% letnih smrti zaradi raka v Združenem kraljestvu mogoče pripisati ionizirnemu sevanju, kot denimo pri pljučnemu raku zaradi radona. Ostale smrti, če obstajajo vzročni dejavniki, nastanejo zaradi rakotvornih povzročiteljev ali dejavnikov, ki ne povzročajo ionizacije.)

Ali obstajajo drugačni procesi, s katerimi bi radijski valovi mobilnega telefona lahko povzročili raka? Odgovor je pritrdilen, kot bom podrobneje pojasnil pozneje.

Toda najprej malo več o delovanju ionizirnega sevanja v biologiji. V preteklosti je bilo znano, da so bile biološke celice obsevane z X- ali gama-žarki, so nastale razlike v strukturi kromosomov, kar kaže na poškodbe DNK, ki so bile vidne pod mikroskopom. Učbenik iz leta 1946 avtorice D E Lea sledi zgodovini teh ugotovitev.

Poškodbe DNA niso opazili neposredno v času obsevanja celic, temveč precej kasneje, ko so se celice delile in so bili vidni posamezni kromosomi. Razlike v strukturi kromosomov so bile sprva imenovane spremembe arhitekture kromosoma. Kasneje so uvedli izraz lomljenje kromosomov in s tem idejo, da je sevanje razlomilo kromosome in s tem DNK. Nadalje predpostavljeno je bilo, da mesto teh prelomov kromosomov ustreza dejanskim točkam, kjer sevanje zadene DNK.

Posredovan učinek (angl.: The Bystander Effect)

Zgornji koncepti so bili sprejeti v radiobiologiji in veljavni so bili 50 let. Nato so znanstveniki na Univerzi Harvard v ZDA leta 1992 ugotovili, da so celice, ki niso bile obsevane z ionizirnim sevanjem, pač pa so bile v bližini obsevanih celic, imele enake poškodbe kromosomov kot obsevane celice. To poglobljeno opazovanje so hitro potrdili tudi drugi raziskovalci. Dejansko je bil učinek najden tudi v celicah, ki so bile vzgojene v istem laboratorijskem mediju kot obsevane celice, vendar nikoli niso bile v bližini obsevanih celic niti niso bile blizu dejanskega sevanja.

Te ugotovitve, od tedaj poimenovane »posredovan učinek«, so pokazale, da niso potrebne neposredne poškodbe, kot jih povzroča ionizirno sevanje, da bi nastale poškodbe DNK v celicah. Učinek je od takrat bil prikazan tudi pri genotoksičnih kemikalijah, kovinah in nanodelcih.

Genomska nestabilnost, ionizirno sevanje in magnetna polja

Prav tako leta 1992 so znanstveniki iz nekdanje UK MRC radiobiološke enote v Chiltonu izpostavili krvne celice ionizirnemu sevanju (alfa-delcev. Namesto da bi pogledali le prvo delitev celic, je avtorji so počakali do naslednjih 10 – 15 celičnih delitev, pri katerih se je pojavilo zelo veliko poškodb zaradi sevanja. To opazovanje, znano kot »genomska nestabilnost«, je bilo od takrat potrjeno tako pri ionizirnem sevanju kot pri kemičnih snoveh. Genomska nestabilnost je od takrat priznana kot pomemben dejavnik  napredovanja raka.

Skupaj sta »posredovan učinek« in »genomska nestabilnost« spremenila naše razumevanje radiobiologije, poleg neposrednega učinka kvantnih energij, ki imajo »učinek udarca«. Spoznali smo kompleksne »celične odzive«, ki potekajo zaradi dejavnikov, ki poškodujejo DNK na splošno, vključno z magnetnimi polji.

Leta 2014 so znanstveniki na Univerzi Vzhodne Finske s pomočjo človeških celic nevroblastoma dokazali, da magnetna polja* tudi povzročajo genomsko nestabilnost in njihova ugotovitev je bila ponovljena. To je nadvse pomembno spoznanje. Medtem ko so bila magnetna polja povezana predvsem z daljnovodi in našo oskrbo z električno energijo in ne kot specifična magnetna komponenta elektromagnetnega sevanja (radijskih valov), so dokazali, da se v zvezi s tem magnetna polja obnašajo tako kot vse druge rakotvorne snovi.

Kako lahko radijski valovi mobilnega telefona poškodujejo DNK?

Ponovno poudarjam, da posamezna energija fotonov radijskega valovanja ne zadostuje za ionizacijo. Vendar pa ta argument zanemarja tisto, kar se imenuje »kvantna fizika« za razliko od tradicionalne »klasične fizike«.

V praksi se rentgenski X  in gama žarki širijo v prostoru tako, da je njihovo ionizirno delovanje posledica učinka posameznega fotona. Popolnoma nasprotno temu je magnetno polje tipičnega mobilnega telefona povezano s precejšnjo množico fotonov (v tehnični terminologiji približno 1e + 20 fotonov na kubično valovno dolžino). Tako nimamo delovanja energije posameznih fotonov, pač pa pri magnetnem polju deluje koherentna (usklajena) energija celotne skupine fotonov. Takšna energija daleč presega posamezno »kvantno« energijo fotonov. Tehnične vidike te osnovne pomanjkljivosti  argumenta »kvantne energije« je obravnaval dr. William Bruno iz Los Alamos v ZDA.

Mehanizem radikalnega para magnetnega polja v interakciji z biološkimi sistemi

»Mehanizem radikalnih parov« ali RPM je globoko zakoreninjen v osnovni fiziki in kemiji. Je del teorije v t.i. »spin kemiji«, ki izvira iz šestdesetih let prejšnjega stoletja. Vendar pa koncept izvira iz konca 19. stoletja in odkritja Zeeman efekta leta 1896, za katerega je Pieter Zeeman leta 1902 prejel Nobelovo nagrado. RPM je postopek, s katerim lahko magnetna polja nizke intenzitete spremenijo stanje spina parov prostih radikalov od t.i. kratkotrajnega enojnega stanja (z življenjsko dobo nano sekunde) do t.i. dolgotrajnega trojnega stanja (z življenjsko dobo mikro sekunde), ki jim omogoča večjo možnost povzročanja bioloških poškodb. Ta proces poteka na ravni energije, ki je približno nekaj deset milijonov krat nižja od toplotne energije. Veliko se je razpravljalo o tem v kemijskih in bioloških sistemih in v okviru zdravja ljudi.

RPM je bil še posebej uspešen, saj je ponudil mehanizem za razlago delovanja magnetnega kompasa pri živalih, na primer sposobnost ptic, vključno z drugimi vrstami in potencialno sposobnost ljudi, da bi zaznali drobne spremembe zemeljskega magnetnega polja za navigacijo in selitev. Proces naj bi deloval prek beljakovin »kriptokrom« v očesu.

Za take molekule, vključno s tistimi v človeku, se je izkazalo, da so občutljive na magnetna polja. Eksperimentalni dokazi, ki podpirajo vlogo RPM pri zaznavanju magnetizma, so v sposobnosti magnetnih polj v pasu radijskih valov, da motijo orientacijo kompasa v živalih. Še posebej so zanimiva opažanja znanstvenikov z univerze v Oldenburgu v Nemčiji, da okoljsko elektromagnetno sevanje iz okoliških radijskih oddajnikov moti orientacijo ptic selivk v ujetništvu.

POVZETEK:

Ideja, da radijski valovi mobilnih telefonov nimajo dovolj kvantne energije, da bi poškodovali DNK in zato ne more povzročiti slabega zdravja, je napačna. Napačna je na različnih ravneh, od same fizike, na kateri domnevno temelji, do kemije in biologije. Predvsem pa ta napačna ideja ne izhaja iz več deset tisoč strokovno pregledanih študij, ki poročajo o bioloških učinkih zaradi izpostavljenosti električnim, magnetnim in elektromagnetnim poljem ter elektromagnetnim sevanjem, vključno s tistimi, ki so povezana z radijskimi frekvencami, ki jih uporabljajo mobilni telefoni

• Denis L Henshaw, Fellow Collegium Ramazzini
• Emeritus Professor of Human Radiation Effects
• Atmospheric Chemistry Group
• School of Chemistry
• University of Bristol, Cantocks Close,
• Bristol, BS8 1TS, UK
• E-mail: d.l.henshaw@bris.ac.uk

RAZLAGA TEHNIČNIH IZRAZOV

*Preprosto povedano, elektromagnetno sevanje sestavljajo električni in magnetni valovi, ki so medsebojno povezani in ki potujejo skozi zrak s svetlobno hitrostjo. Radijski valovi (vključno tistimi, ki jih uporabljajo mobilni telefoni), vidna svetloba, X- in gama žarki, so vse oblike elektromagnetnih sevanj in so del elektromagnetnega spektra.

* Magnetno polje je območje, kjer človek lahko doživi magnetno silo, na primer okoli magneta za hladilnik. Podobno je električno polje območje, kjer lahko doživimo električno silo, ki je na na primer ustvarjena s statičnim električnim nabojem. Električna in magnetna polja obstajajo okoli daljnovodov (kjer v bistvu obstajajo ločeno), ne da bi sevala stran od daljnovoda.

Kakšna je torej razlika med elektromagnetnimi polji (EMP) in elektromagnetnim sevanjem (EMS)?

Začnimo z magnetnim poljem okoli magneta, ki je na mizi. To magnetno polje je stacionarno – se ne premika. Potem premikajte magnet. Pridruženo magnetno polje se zdaj tudi giblje in pri tem seva v zrak. Tako seva tudi premikajoče se električno polje. Sevajoče magnetno polje bo ustvarilo povezano sevajoče električno polje in obratno, zato to imenujemo elektromagnetno sevanje. Pomembno je, da se električna in magnetna polja okoli daljnovodov v Veliki Britaniji in Evropi spreminjajo 50-krat na sekundo in 60-krat na sekundo v ZDA, kar je prepočasi, da bi prišlo do kakršnega koli večjega elektromagnetnega sevanja iz daljnovodov. Dejansko bi, če bi nastalo takšno sevanje, daljnovod deloval kot antena, ki oddaja moč v zrak, tako pa jo prenaša po žicah daljnovoda!

ZNANSTVENE REFERENCE

• Lea DE. 1946. Actions of radiations on living cells. Cambridge University Press.
• Nagasawa H, Little J. B. 1992. Induction of Sister Chromatid Exchanges by Extremely Low Doses of a-Particles. Cancer Res. 52: 6394-6396.
• Mothersill C, Seymour C. 2001. REVIEW: Radiation-Induced Bystander Effects: Past History and Future Directions. Radiation Research 155:759-767.
• Verma N, Tiku AB. 2017 Review Significance and nature of bystander responses induced by various agents. Mutation Research 773:104-121.
• Kadhim MA, Macdonald DA, Goodhead DT, Lorimore SA, Marsden SJ, Wright EG. 1992.
• Transmission of chromosomal instability after polutonium -particle irradiation. Nature, 355 (1992) 738-740.
• Luukkonen J, Liimatainen A, Juutilainen J, Naarala J. 2014. Induction of genomic instability, oxidative processes, and mitochondrial activity by 50 Hz magnetic fields in human SH-SY5Y neuroblastoma cells. Mutation Research 760 (2014) 33– 41
• Juutilainen J, Herrala M, Luukkonen J, Naarala J. Hore PJ. 2018. Magnetocarcinogenesis: is there a mechanism for carcinogenic effects of weak magnetic fields? Proc. R. Soc. B 285: 20180590. http://dx.doi.org/10.1098/rspb.2018.0590.
• William J. Bruno, Ph.D. April 25, 2017. What does photon energy tell us about cellphone safety? New Mexico Consortium, Los Alamos, NM, USA:
• https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1104/1104.5008.pdf
• Brocklehurst R, McLauchlan KA 1996. Free radical mechanism for the effects of environmental electromagnetic fields on biological systems. Int J Radiat Biol. 69:3-34.
• Rodgers CT. 2009. Magnetic field effects in chemical systems, Pure Appl Chem, 81(1), 19-43.
• Ritz T, Thalau P, Phillips JB, Wiltschko R, Wiltschko W. 2004. Resonance effects indicate aradical-pair mechanism for avian magnetic compass. Nature 429:177-180.
• Pakhomov A, Bojarinova J, Cherbunin R, Chetverikova R, Grigoryev PS, Kavokin K, Kobylkov D, Lubkovskaja R, Chernetsov N. 2017. Very weak oscillating magnetic field disrupts the
• magnetic compass of songbird migrants. J. R. Soc. Interface 14: 20170364.
• http://dx.doi.org/10.1098/rsif.2017.0364.
• Wang CX, Isaac, Hilburn A, Wu D-A, Mizuhara Y, Cousté CP, Abrahams JNH, Bernstein SE,
• Matani A, Shimojo A, Kirschvink JL. 2019. Transduction of the Geomagnetic Field as
• Evidenced from alpha-Band Activity in the Human Brain. https://doi.org/10.1523/ENEURO.0483-18.2019
• Sherrard RM, Morellini N, Jourdan N, El-Esawi M, Arthaut L-D, Niessner C, Rouyer F, Klarsfeld A, Doulazmi M, Witczak J, d’Harlingue A, Mariani J, Mclure I, Martino CF, Ahmad M. 2018.
• Lowintensity electromagnetic fields induce human cryptochrome to modulate intracellular reactive oxygen species. PLoS Biol 16(10): e2006229. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.2006229
• Foley LE, Gegear1 RJ, Reppert SM. 2011. Human cryptochrome exhibits light-dependent magnetosensitivity. Nature Comm. DOI: 10.1038/ncomms1364
• Engels S, Schneider N-L, Lefeldt N, Hein CM, Zapka M, Michalik A, Elbers D, Kittel A, Hore PJ,
• Mouritsen M. 2014. Anthropogenic electromagnetic noise disrupts magnetic compass orientation in a migratory bird. Nature 509:353–356. doi:10.1038/nature13290