Существуют подходы к объяснению механизма действия электромагнитных полей, основанные на рассмотрении энергетических взаимодействий электромагнитных полей с биологическими структурами – поглощение квантов электромагнитного излучения, энергия которых соответствует разности энергетических уровней молекул и молекулярных комплексов. В результате экспериментов предполагают, что мультистационарные мембранные системы могут подвергаться регуляции электромагнитным полем малой амплитуды. Существуют критические частоты воздействия, на которых происходит смена потенциально возможных режимов функционирования системы. Полученные данные свидетельствуют, что изменение ионной силы и рН в примембранном слое существенно влияет на метаболическое состояние клетки, вплоть до стимуляции её деления. Одним из механизмов такого воздействия являются переходы периферических белков из связанного на мембранах состояния в цитоплазму и обратно [4]. Существует много гипотез, касающихся конкретной физической, физико-химической и биологической интерпретации взаимодействия электромагнитного поля с биообъектом. Несмотря на существование различных точек зрения, многие исследователи едины в главном: электромагнитные возмущения оказывают воздействие прежде всего на физико-химические процессы, а через них на направленность биохимических реакций [2].
По мнению А.П. Дуброва (1973), биологические эффекты действия естественных электромагнитных полей обусловлены влиянием на магнитно-электрические свойства молекул воды, входящей в состав клеточных мембран, и проницаемость самих мембран [2]. Гипотеза влияния электромагнитных полей через воду важна тем, что каждой частице растворённого вещества соответствует конкретная структура гидратной оболочки. Структура воды представляет собой набор мерцающих кластеров, и поэтому диполи воды могут служить «мишенью» для электромагнитных волн в клетке. Изменение физико-химических свойств воды, а именно поверхностного натяжения, вязкости, электропроводности, диэлектрической проницаемости, поглощения света неизбежно должно повлечь за собой изменение единой системы воды с молекулами белков, нуклеиновой кислоты, полисахаридов, липидов [2]. Биологические мембраны выполняют основную роль в поддержании функционирования и тонкой регуляции всех без исключения органов живого организма. Электромагнитные поля через изменение проницаемости биологических мембран могут оказывать влияние на весь организм в целом, вызывая гамму изменений в организме человека, животных и растений [1].
P. Debay (1934) предполагает, что электромагнитные поля влияют на нейтральные молекулы, которые при этом деформируются. Эти изменения сопровождаются внутренним трением и выделением тепла [8].
Ионная теория П.П. Лазарева (1935) объясняет влияние электромагнитных полей на заряженные молекулы и заключается в том, что в клетках живой ткани, помещённой в перменное поле, возникают переменные токи. Вследствие этого, ионы совершают в клетках периодические движения, а их трение друг об друга вызывает возникновение тепла.
По мнению E. Grant и др. (1974) и K. Illinder (1974), основой биологических эффектов электромагнитного поля СВЧ-диапазона служит взаимодействие электромагнитного поля и молекулярных компонентов организма [8].
А.С. Пресман (1968) и Ю.А. Холодов (1966) считают, что основными моментами в механизме действия электромагнитных полей являются: индуцирование ионных токов в тканях, связанное с потерями энергии за счёт проводимости; колебание дипольных молекул ткани, связанное с диэлектрическими потерями энергии, резонансное поглощение энергии молекулами тканей. Они указывают, что электромагнитные поля могут поляризовать боковые цепи белковой молекулы, вызывая разрыв водородных связей и изменяя зону гидратации молекул, а также влияют на ориентацию макромолекул (РНК и ДНК) и тем самым изменяют биологические процессы [8].
По мнению А.С. Пресмана, под влиянием электромагнитных полей происходит упорядочивание гидратных оболочек белковых молекул. Было показано, что сульфидные группы (-SH) под влиянием электромагнитных полей изменяются. В результате таких изменений должны изменяться конформации ферментов. Помимо этого, в клетках нарушается распределение микроэлементов. Высказывается также предположение, что через изменение степени окисления металла, входящего в активный центр фермента, под действием электромагнитных полей, изменяется работа фермента [4].
По мнению советского биофизика С.Э. Шноля, основным механизмом биологического функционирования молекул является изменение их конформации. Вращательные и другие движения молекул обуславливают поглощение электромагнитных волн, а конформационные колебания отдельных молекул могут синхронизироваться посредством электромагнитного поля. В результате периодических изменений объёма макромолекулы генерируются акустические волны и низкочастотное электромагнитное поле. Взаимодействие макромолекул осуществляется посредством этих полей [9]. Таким образом, электромагнитные поля влияют на биохимические процессы, изменяют ферментативную активность, окислительные процессы в организмах животных. В качестве возможных путей реализации действия полей на биологические объекты предлагаются ещё и такие механизмы, как изменение ориентации больших молекул в сильных полях, тормозящее влияние на ротационную диффузию больших молекул, изменение угла химической связи в молекуле, изменение скорости протонного туннелирования в водородных связях между нуклеотидами, составляющими молекулу ДНК; влияние на пульсирующие биотоки, что может вызвать механические смещения источников биопотенциалов [10].