Среди многоклеточных животных чувствительность к радиации возрастает в ряду: беспозвоночные — холоднокровные — теплокровные. Наиболее уязвимы к действию радиации млекопитающие. Для них смертельная доза находится в пределах 400−1.000 рад.
Внутри каждой филогенетической группы радиочувствительность значительно варьирует.
Среди рекордсменов радиоусточивости одними из первых стоят микроорганизмы Micrococcus radiodurans и Micrococcus radiophilus. Они обитают в воде, окружающий атомный реактор, где подвергаются облучению в дозах более миллиона рад. Такую высокую устойчивость связывают со способностью репаративных систем бактериальной клетки восстанавливать различные повреждения генетического аппарата.
Беспозвоночные животные также обладают высокой устойчивостью к радиации. Кишечнополостные гибнут после облучения в дозах, превышающих сотни тысяч рад.
Есть данные, что ионизирующее излучение применяли для обеззараживания продуктов. Так например, трихинеллы выдерживают облучение в 3−4 тысячи рад, а развитие их личинок после такой дозы прекращается.
Проводились исследования с целью практического применения ионизирующих лучей для уничтожения яиц, личинок, куколок или стерилизации взрослых особей насекомых. Так яйца дрозофил гибнут после 200−300 рад. Для куколок летальная доза составляет 3.000 рад, а половозрелые особи переносят гамма облучение в дозе до 60.000 рад, однако эта доза стерилизует их.
Среди позвоночных наиболее чувствительны к радиации млекопитающие.
Все органы и ткани человека чувствительны к ионизирующему излучению, но чувствительность их неодинакова. В одном и том же организме и даже внутри одного и того же органа ткани и клетки различно поражаются при облучении. Это свойство принято называть относительной радиочувствительностью.
Наиболее чувствительны к облучению кроветворная ткань, железистый аппарат кишечника, эпителий половых желез, эпителий кожи и сумки хрусталика глаза. Следовательно, при облучении таких органов, как лимфатические узлы, селезенка, костный мозг, гонады, тонкая кишка, возникают наибольшие лучевые повреждения.
Далее по степени радиочувствительности идут эндотелий, фиброзная ткань, паренхима внутренних органов, хрящевая ткань, мышцы и, наконец, нервная ткань.
Костный мозг и кишечник — типичные примеры активно обновляющихся радиочувствительных клеточных систем, а ЦНС — напротив, наименее делящихся (стационарных) радиорезистентных органов.
Радиочуствительность организма наиболее часто определяется поражением костного мозга, так как критической системой, ответственной за выживание при дозах до 10 Гр, является кроветворение. Критическим органом в следующем диапазоне от 10 до 100 Гр оказывается тонкий кишечник.