La fantascienza si sta trasformando in realtà. Con i piani dell'umanità di tornare sulla luna questo decennio e ulteriori ambizioni di viaggiare su Marte nel prossimo, dobbiamo capire come mantenere in salute gli astronauti per queste missioni lunghe anni. Una soluzione a lungo sostenuta dalla fantascienza è l'animazione sospesa, o mettendo gli esseri umani in un sonno simile al letargo per la durata del viaggio.

Possiamo rivolgerci alla natura per avere una guida e una potenziale soluzione a questa sfida.

Fa freddo e buio là fuori

Lo spazio non perdona. In questo gelido vuoto di oscurità non c'è ossigeno, nessuna gravità e nessuna protezione contro la pioggia costante di radiazioni cosmiche. Gli esseri umani si sono evoluti sotto una costante attrazione gravitazionale, quindi quando metti le persone nello spazio, cose strane e pericolose accadono ai loro corpi.

Però, scienziati e ingegneri che lavorano con gli astronauti sulla Stazione Spaziale Internazionale hanno innovato e continuano ad affrontare questi problemi. Per esempio, sappiamo che il volo spaziale porta alla perdita di densità muscolare e ossea, poiché le nostre ossa e i nostri muscoli non hanno bisogno di lavorare contro la forza di gravità per spostarci.

Ma ancora non sappiamo come affrontare altri problemi medici relativi allo spazio, comprese le alterazioni del sistema immunitario, problemi con la vista e bombardamento con radiazioni cosmiche pericolose.

Queste sfide fisiologiche sono combinate con le difficoltà tecnologiche di inviare più umani in queste lunghe missioni in cui devono affrontare complicazioni logistiche di imballaggio e allocazione di sufficienti provviste e rifornimenti, così come le questioni sociali di far fronte all'estremo isolamento nello spazio profondo.

Mettere il corpo in pausa

L'animazione sospesa e la biostasi possono suscitare immagini di fantascienza di esseri umani nei baccelli criosonni. Se potessimo mettere gli umani in uno stato di animazione sospesa rallentando notevolmente o addirittura arrestando completamente l'attività metabolica, potremmo alleviare i problemi relativi ai viaggi nello spazio:tempo, preoccupazioni per la salute, dimensioni del veicolo spaziale e allocazione delle scorte.

Ma come possiamo portare gli esseri umani in letargo in sicurezza e poi riportarli indietro quando è il momento giusto, senza rischiare lo spreco di muscoli e ossa, per citare 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 stati di animazione sospesa - letargo - non sperimentano un significativo deperimento muscolare e osseo. La loro esistenza e capacità di disattivare in modo reversibile i processi biologici apparentemente necessari per la vita potrebbero essere la chiave per creare le condizioni necessarie per la strategia di ibernazione umana che potrebbe aprire la nostra strada per sopravvivere a 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 nutrizionali totali appositamente formulati mentre "dormono".

Animali modello?

Come traduciamo il letargo negli animali in letargo negli esseri umani? Lavori recenti hanno scoperto una tale capacità negli animali che sono evolutivamente simili agli umani:i primati in letargo. La particolarità di questi primati è che possono entrare in uno stato di letargo quando le risorse scarseggiano e le temperature diventano fredde, e farlo senza abbassare seriamente la temperatura corporea.

Una delle forze trainanti dietro 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 dei microRNA utilizzati da questi animali, possiamo sfruttare questo interruttore genetico on/off per un rapido, cambiamenti reversibili che potrebbero aiutare il letargo negli esseri umani.

Il nostro lavoro sui lemuri di topo grigio (Microcebus murinus) mostra come i microRNA controllano quali processi biologici rimangono attivi per proteggere l'animale e quali vengono spenti per risparmiare energia. È stato scoperto che alcuni di questi microRNA combattono l'atrofia muscolare durante il letargo. Altri ruoli sembrano coinvolgere la prevenzione della morte cellulare, rallentare o arrestare la crescita cellulare non necessaria, e il passaggio delle riserve di carburante dagli zuccheri consumati rapidamente ai grassi a combustione lenta.

Mentre i microRNA sono un promettente percorso di ricerca, sono solo un pezzo del puzzle. Il nostro laboratorio sta anche esaminando altri aspetti del letargo dei primati, come il modo in cui questi lemuri proteggono le loro cellule dallo stress, controllano i livelli genetici globali e come immagazzinano energia sufficiente per sopravvivere al letargo.

Il nostro laboratorio esamina anche come i microRNA stanno aiutando gli animali a sopravvivere ad altri stress ambientali estremi tra cui il congelamento, privazione di ossigeno e caldo, climi secchi. Non c'è stress più estremo del vuoto dello spazio, e speriamo che la nostra ricerca contribuisca ai nuovi interventi basati sull'RNA che stanno guadagnando attenzione e stanno emergendo come possibili terapie umane.

Lo spazio è alla nostra portata, e studiare ciò che è già sulla Terra ci aiuterà ad arrivarci.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.