Tehnica prin care oamenii ar putea hiberna ani la rândul, chiar și în călătorii spațiale

SF-ul se transformă în realitate. Având în vedere planurile omenirii de a se întoarce pe Lună în acest deceniu și alte ambiții de a călători pe Marte în următorul, trebuie să ne dăm seama cum să păstrăm astronauții sănătoși în aceste călătorii spațiale care vor dura ani de zile.

O soluție susținută mult timp de domeniul SF-ului este punerea oamenilor într-un somn asemănător hibernării pe durata timpului de călătorie în spațiu. Putem apela acum la natură pentru acest demers, în natură găsind o soluție potențială la această provocare.

Spațiul este neiertător. În acest gol înghețat de întuneric nu există oxigen, nu există gravitație și nu există protecție împotriva ploii constante de radiații cosmice. Oamenii au evoluat sub o atracție gravitațională constantă – așa că atunci când punem oamenii în spațiu, lucruri ciudate și periculoase se întâmplă cu corpul lor.

Cum ținem astronauții în siguranță în spațiu?

Cu toate acestea, oamenii de știință și inginerii care lucrează cu astronauții la Stația Spațială Internațională au inovat și continuă să abordeze aceste probleme. De exemplu, știm că zborul spațial duce la pierderea mușchilor și a densității osoase, deoarece oasele și mușchii noștri nu trebuie să acționeze împotriva atragerii gravitației pentru a ne deplasa.

Dar încă nu știm cum să abordăm alte probleme medicale legate de spațiu, inclusiv modificări ale sistemului imunitar, probleme de vedere și bombardare cu radiații cosmice periculoase.

Aceste provocări fiziologice sunt combinate cu dificultățile tehnologice de a trimite mai mulți oameni în aceste misiuni lungi, în care se confruntă cu complicații logistice ale alocării de provizii suficiente, precum și cu probleme sociale de a face față izolării extreme în spațiul profund.

Anabioza și biostaza pot materializa soluțiile SF, punând oamenii în păstăi de criozorm. Dacă am putea pune oamenii într-o stare de anabioză, încetinind sau chiar oprind complet activitatea metabolică, am putea atenua problemele legate de călătoriile spațiale: timp, probleme de sănătate, dimensiunea navei spațiale și alocarea aprovizionării.

Lemurii ar fi soluția pentru următoarele călătorii spațiale îndelungate

Dar cum putem pune oamenii în siguranță în hibernare și apoi să-i aducem înapoi când este momentul potrivit, fără a risca pierderea de mușchi și oase, spre exemplu? Acestea sunt întrebări pe care Departamentul Apărării al Statelor Unite și alte agenții spațiale le explorează activ.

Animalele care petrec iarna în stări de hibernare nu experimentează pierderi semnificative de mușchi și os. Existența și capacitatea lor de a opri în mod reversibil procesele biologice necesare vieții pot deține cheia creării condițiilor necesare pentru strategia de hibernare umană. Aceasta ar putea să ne deschidă drumul spre supraviețuirea unor îndelungate călătorii interstelare către stele îndepărtate.

De fapt, utilizarea biostazei a fost deja propusă pentru transportul unui număr mare de călători pe Marte, unde membrii echipajului vor fi susținuți cu lichide nutriționale formulate special în timp ce „dorm”.

Cum funcționează acest proces

Cum “transferăm” hibernarea la animale la hibernarea la oameni? Lucrările recente au descoperit o astfel de abilitate la animale care sunt asemănătoare din punct de vedere evolutiv cu oamenii: primatele hibernante. Ceea ce este unic la aceste primate este că pot intra într-o stare de hibernare atunci când resursele sunt rare și temperaturile devin reci și o fac fără a-și scădea serios temperatura corpului.

Una dintre forțele motrice din spatele acestei abilități extreme sunt microARN-urile – bucăți scurte de ARN care acționează ca amortizoare genetice moleculare. MicroARN-urile pot regla expresia genelor fără a modifica codul genetic în sine. Studiind strategia microARN pe care o folosesc aceste animale, putem exploata acest comutator genetic de pornire/oprire pentru schimbări rapide, reversibile, care ar putea ajuta hibernarea la oameni.

Astfel, lucrările asupra lemurilor cenușii (Microcebus murinus) arată cum microARN-urile controlează ce procese biologice rămân pentru a proteja animalul și care sunt oprite pentru a economisi energie. Unele dintre aceste microARN-uri au fost găsite pentru a combate risipa musculară în timpul hibernării.

Călătorii spațiale mai sigure, datorită acestor primate

Alte roluri par să implice prevenirea morții celulare, încetinirea sau oprirea creșterii inutile a celulelor și trecerea depozitelor de combustibil de la zaharuri consumate rapid la grăsimi arse mai lent.

În timp ce microARN-urile sunt o cale promițătoare de cercetare, ele sunt doar o piesă a puzzle-ului. Laboratoarele analizează, de asemenea, alte aspecte ale modului în care hibernează primatele, cum ar fi modul în care acești lemuri își protejează celulele de stres, controlează nivelurile genelor și modul în care stochează suficientă energie pentru a supraviețui hibernării.

Laboratoarele analizează, de asemenea, modul în care microARN-urile ajută animalele să supraviețuiască altor factori de stres extrem din mediu, inclusiv înghețarea, lipsa de oxigen și climele calde și uscate. Nu există niciun factor de stres mai extrem decât vidul spațiului, iar noile cercetări vor contribui la noile intervenții bazate pe ARN, care câștigă atenție și apar ca soluții terapeutice umane viabile.

Spațiul este la îndemâna noastră și studierea a ceea ce este deja pe Pământ ne va ajuta să ajungem acolo.