Con i progetti dell’uomo di tornare sulla Luna nel 2024 e andare su Marte, è necessario scoprire come mantenere in buona salute gli astronauti in queste lunghe missioni. Una soluzione a lungo sostenuta dalla fantascienza è mantenere gli esseri umani in uno stato di ibernazione durante i viaggi.
Nel vuoto dell’oscurità dello Spazio non c’è ossigeno, gravità o protezione contro la pioggia costante di radiazioni cosmiche. Quando le persone sono collocate nello spazio, accadono cose strane e pericolose ai loro corpi. Non sappiamo ancora come affrontare altri problemi medici, inclusi i cambiamenti nel sistema immunitario e problemi di vista.
Queste sfide fisiologiche sono combinate con le difficoltà tecnologiche di inviare diversi esseri umani in queste lunghe missioni in cui devono affrontare complicazioni logistiche di imballaggio e allocazione di rifornimenti e rifornimenti sufficienti, nonché problemi sociali di affrontare l’estremo isolamento nello spazio profondo.
L’animazione sospesa e la criptobiosi assomigliano a immagini fantascientifiche di esseri umani in capsule criogeniche per il sonno. Se potessimo mettere gli esseri umani in uno stato di animazione sospesa, diminuendo o addirittura interrompendo completamente l’attività metabolica, potremmo alleviare i problemi legati ai viaggi nello spazio: tempo, problemi di salute, dimensioni del veicolo spaziale e distribuzione dei rifornimenti.
Ma come possiamo tranquillamente mettere gli esseri umani in letargo e poi riportarli indietro quando è il momento giusto, senza rischiare la perdita di massa muscolare e ossa? Questi sono problemi che il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti e altre agenzie spaziali stanno attivamente esplorando.
Gli animali che trascorrono l’inverno in stati di animazione sospesa – ibernazione – non subiscono una significativa perdita di muscoli e ossa. La sua esistenza e capacità di arrestare in modo reversibile i processi biologici apparentemente necessari per la vita potrebbe essere la chiave per creare le condizioni necessarie per la strategia di ibernazione umana che potrebbe aprire la strada alla sopravvivenza di lunghi viaggi interstellari verso stelle lontane.
L’uso della criptobiosi è già stato proposto per il trasporto dei viaggiatori su Marte, durante i quali i membri dell’equipaggio saranno nutriti con fluidi nutrizionali appositamente formulati durante il “sonno”.
Animali modello?
Come si traduce l’ibernazione negli animali in ibernazione negli esseri umani? Un recente lavoro ha scoperto questa capacità negli animali che sono evolutivamente simili agli umani: i primati. La particolarità di questi primati è che possono entrare in uno stato di ibernazione quando le risorse sono scarse e le temperature si abbassano.
Una delle forze trainanti alla base di questa capacità estrema sono i microRNA, piccoli pezzi di RNA che agiscono come silenziatori per i geni molecolari. I microRNA possono regolare l’espressione genica senza modificare il codice genetico stesso. Studiando la strategia microRNA utilizzata da questi animali, è possibile esplorare un pulsante genetico di accensione/spegnimento per cambiamenti rapidi e reversibili che possono aiutare a ibernare negli esseri umani.
Il lavoro della Carleton University con i lemuri di topo grigio mostra come i microRNA controllano i processi biologici che rimangono attivi per proteggere l’animale e che vengono disattivati per risparmiare energia.
Alcuni di questi microRNA combattono la perdita di massa muscolare durante l’ibernazione. Altre funzioni sembrano coinvolgere la prevenzione della morte cellulare, il rallentamento o l’arresto della crescita cellulare non necessaria e il passaggio delle scorte di carburante dagli zuccheri consumati rapidamente ai grassi a combustione lenta.
Sebbene i microRNA siano un percorso promettente per la ricerca, sono solo un pezzo del puzzle. La Carleton University sta anche esaminando altri aspetti del modo in cui i primati ibernati, come il modo in cui i lemuri proteggono le cellule dallo stress, controllano i livelli generali dei geni e immagazzinano energia sufficiente per sopravvivere al letargo.
Lo studio esamina anche il modo in cui i microRNA aiutano gli animali a sopravvivere ad altri stress ambientali estremi, tra cui il congelamento, la mancanza di ossigeno e i climi caldi e secchi.
Questo studio sarà pubblicato a gennaio sulla rivista scientifica Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Gene Regulatory Mechanisms.
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