Nei lemuri la chiave del sonno criogenico per i viaggi nello spazio

Lo spazio non perdona. Nel vuoto gelido e buio non c'è ossigeno, né gravità, né protezione contro la pioggia costante di radiazioni cosmiche. Gli esseri umani si sono evoluti per vivere in un ambiente con una costante attrazione gravitazionale e, quando stanno nello spazio, accadono cose strane e pericolose ai loro corpi. Una soluzione a lungo sostenuta dalla fantascienza è l'animazione sospesa o mettere gli esseri umani in un sonno simile all'ibernazione per la durata del viaggio

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La fantascienza si sta trasformando in realtà. Con il progetto di tornare sulla Luna in questo decennio e ulteriori ambizioni di raggiungere Marte nel prossimo, dobbiamo capire come mantenere gli astronauti in buona salute per missioni lunghe anni. Una soluzione a lungo sostenuta dalla fantascienza è l’animazione sospesa o mettere gli esseri umani in un sonno simile all’ibernazione per la durata del viaggio.
Possiamo rivolgerci alla natura per avere una guida e una potenziale soluzione a questa sfida.

È freddo e buio là fuori

Lo spazio non perdona. Nel vuoto gelido e buio non c’è ossigeno, né gravità, né protezione contro la pioggia costante di radiazioni cosmiche. Gli esseri umani si sono evoluti per vivere in un ambiente con una costante attrazione gravitazionale e, quando stanno nello spazio, accadono cose strane e pericolose ai loro corpi.
Tuttavia, scienziati e ingegneri che lavorano con gli astronauti sulla Stazione Spaziale Internazionale studiano continuamente alla ricerca di una soluzione a questi problemi. Ad esempio, sappiamo che il volo spaziale in bassa gravità porta alla perdita di densità muscolare e ossea, poiché le nostre ossa e muscoli non hanno bisogno di lavorare contro la forza di gravità.
Ma non sappiamo ancora come affrontare altri problemi medici legati allo spazio, comprese le alterazioni del sistema immunitario, i problemi di vista e il bombardamento delle pericolose radiazioni cosmiche.
Queste sfide fisiologiche si combinano con le difficoltà tecnologiche di inviare esseri umani in queste lunghe missioni in cui devono affrontare complicazioni logistiche come l’imballaggio e l’allocazione di provviste e rifornimenti sufficienti, nonché problemi sociali legati all’isolamento estremo dello spazio profondo.

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Mettere il corpo in pausa

L’animazione sospesa e la biostasi possono ricordare alcuni film di fantascienza dove si vedono esseri umani dormienti rinchiusi in capsule criogeniche. in effetti, se potessimo mettere gli esseri umani in uno stato di animazione sospesa rallentando notevolmente o addirittura interrompendo completamente l’attività metabolica, potremmo alleviare i problemi che circondano i viaggi nello spazio: tempo, problemi di salute, dimensioni del veicolo spaziale e allocazione delle scorte.
Ma come possiamo mandare esseri umani in letargo e poi riportarli indietro quando è il momento giusto, senza rischiare di rovinare muscoli e ossa, per citare solo alcune sfide? Queste sono domande che il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti e altre agenzie spaziali stanno attivamente esplorando.
Gli animali che trascorrono l’inverno in stato di animazione sospesa (ibernazione) non subiscono una significativa perdita di muscoli e ossa. La loro capacità di disattivare in modo reversibile i processi biologici apparentemente necessari per la vita potrebbe essere la chiave per creare le condizioni necessarie per sviluppare metodi di ibernazione umana che possa aprire la strada alla sopravvivenza durante lunghi viaggi interstellari verso stelle lontane.
Infatti, l’uso della biostasi è già stato proposto per il trasporto di un gran numero di viaggiatori su Marte, dove i membri dell’equipaggio saranno sostenuti con liquidi a nutrizione totale appositamente formulati mentre “dormono”.

Animali modello?

Come possiamo imitare l’ibernazione negli animali inducendola negli esseri umani? Un lavoro recente ha scoperto una tale capacità negli animali che sono evolutivamente simili agli umani: i primati ibernati. La particolarità di questi primati è che possono entrare in uno stato di ibernazione quando le risorse sono scarse e le temperature diventano fredde, e lo fanno senza abbassare seriamente la loro temperatura corporea.
Una delle forze trainanti alla base di questa capacità estrema sono i microRNA, brevi frammenti di RNA che agiscono come silenziatori di geni molecolari. I microRNA possono regolare l’espressione genica senza alterare il codice genetico stesso. Studiando la strategia a microRNA utilizzata da questi animali, potremmo riuscire a sfruttare questo interruttore genetico on / off per cambiamenti rapidi e reversibili che potrebbero favorire l’ibernazione negli esseri umani.
Gli studi sui lemuri grigi (Microcebus murinus) mostrano come i microRNA controllano quali processi biologici rimangono attivi per proteggere l’animale e quali vengono disattivati ​​per risparmiare energia. È stato scoperto che alcuni di questi microRNA combattono l’atrofia muscolare durante l’ibernazione. Altri ruoli sembrano implicare la prevenzione della morte cellulare, il rallentamento o l’arresto della crescita cellulare non necessaria e il passaggio dalle riserve di carburante da zuccheri consumati rapidamente ai grassi bruciati più lentamente.
Sebbene i microRNA siano una strada promettente per la ricerca, sono solo una parte del lavoro. Si stanno studiando anche altri aspetti del modo in cui i primati vanno in letargo, come il modo in cui questi lemuri proteggono le loro cellule dallo stresscontrollano i livelli genetici globali e come immagazzinano abbastanza energia per sopravvivere al letargo; anche il modo in cui i microRNA aiutano gli animali a sopravvivere ad altri stress ambientali estremi tra cui il congelamento, la privazione di ossigeno e i climi caldi e secchi è sotto esame.
Non c’è stress più estremo del vuoto dello spazio e c’è la possibilità che queste ricerche contribuiscano ai nuovi interventi basati sull’RNA che stanno guadagnando attenzione e emergendo come valide terapie umane.
Lo spazio è alla nostra portata e studiare ciò che è già sulla Terra ci aiuterà a raggiungerlo.