Lo spazio è un ambiente ostile ed estremo. È solo questione di tempo prima che la gente comune venga esposta a questo ambiente, sia impegnandosi nel turismo spaziale o unendosi a colonie autosufficienti lontane dalla Terra.

A tal fine, è necessario comprendere molto meglio come i pericoli ambientali dello spazio influenzeranno la biologia delle nostre cellule, tessuti, organi e cognizione. Fondamentalmente per le future colonie spaziali, dobbiamo sapere se possiamo riprodurci facilmente in ambienti diversi da quelli che si trovano sulla Terra.

Gli effetti delle radiazioni sulle nostre cellule, che producono danni al DNA, sono ben documentati. Ciò che è meno chiaro è come livelli più bassi di gravità, ciò che gli scienziati chiamano microgravità, influenzeranno i meccanismi e i ritmi che si verificano all'interno delle nostre cellule.

Gli scienziati stanno appena iniziando a studiare come l'attività nelle nostre cellule potrebbe essere influenzata dall'esposizione alla microgravità. Fondamentalmente, gli esperimenti sulle cellule staminali embrionali e i modelli di come gli embrioni si sviluppano nelle prime settimane nello spazio ci aiuteranno a determinare se è possibile per gli esseri umani produrre prole nelle colonie extraplanetarie del futuro.

Concezione cosmica

La capacità di riprodursi nello spazio è stata valutata in alcuni animali, inclusi insetti, anfibi, pesci, rettili, uccelli e roditori. Hanno scoperto che è certamente possibile per organismi come pesci, rane e gechi produrre uova fecondate durante il volo spaziale che possono vivere e riprodursi sulla Terra.

Ma il quadro è più complicato nei mammiferi. Uno studio sui topi, ad esempio, ha scoperto che il loro ciclo estrale, parte del ciclo riproduttivo, è stato interrotto dall'esposizione alla microgravità. Un altro studio ha scoperto che l'esposizione alla microgravità ha causato alterazioni neurologiche negative nei ratti. Ipoteticamente, questi effetti potrebbero essere trasmessi anche alle generazioni successive.

Questo probabilmente accade perché le nostre cellule non si sono evolute per funzionare in microgravità. Si sono evoluti nel corso di milioni di anni sulla Terra, nel suo campo gravitazionale unico. La gravità terrestre fa parte di ciò che ancora ed esercita forza fisica sui nostri tessuti, le nostre cellule e il nostro contenuto intracellulare, aiutando a controllare i movimenti specifici all'interno delle cellule. Lo studio di questo si chiama meccanobiologia.

La divisione delle cellule e il movimento di geni e cromosomi al loro interno, che è cruciale per lo sviluppo di un feto, funziona anche con e contro la forza di gravità così come la conosciamo sulla Terra. Ne consegue che i sistemi evoluti per funzionare perfettamente nella gravità terrestre possono essere influenzati quando la forza di gravità cambia.

Posizione fetale

Quando un embrione inizia a dividersi per la prima volta, in un processo chiamato scissione, il tasso di divisione può essere più veloce a un'estremità dell'embrione rispetto all'altra. La gravità gioca un ruolo qui, determinando la posizione dei primissimi elementi costitutivi di una vita umana.

La gravità aiuta anche a stabilire il corretto piano corporeo di un feto, assicurando che le cellule giuste si sviluppino nei posti giusti, nei numeri giusti e nel giusto orientamento spaziale.

I ricercatori hanno studiato se le cellule staminali embrionali, che sono "pluripotenti" e possono svilupparsi in tutte le cellule del corpo, sono influenzate dalla microgravità. Al momento, ci sono alcune prove che quando le cellule staminali embrionali di roditori sono soggette a microgravità, la loro capacità di diventare i tipi cellulari desiderati potrebbe risentirne.

È anche possibile produrre cellule staminali umane pluripotenti da normali cellule mature del nostro corpo, che sono chiamate cellule staminali pluripotenti indotte. Questi sono stati studiati anche in microgravità, con esperimenti sulla Terra che hanno scoperto che le cellule staminali indotte proliferano più velocemente in microgravità simulata. Due lotti di queste cellule staminali sono attualmente sulla Stazione Spaziale Internazionale per vedere se questi risultati possono essere replicati nello spazio.

Se le cellule staminali adulte proliferano più velocemente nello spazio, potrebbe aprire la porta ai produttori commerciali di cellule staminali per produrre queste cellule in orbita, poiché è difficile coltivare abbastanza cellule staminali sulla Terra per curare le malattie degenerative con le terapie con cellule staminali.

Campo gravitazionale

Oltre ai normali processi cellulari, non è chiaro come la fecondazione, la produzione di ormoni, l'allattamento e persino il parto stesso saranno influenzati dall'esposizione alla microgravità.

Sembra che l'esposizione a breve termine alla microgravità, di forse mezz'ora, probabilmente non avrà un grande effetto sulle nostre cellule. Ma è probabile che esposizioni più lunghe di giorni o settimane abbiano un effetto. Questo non tiene conto dell'effetto delle radiazioni sulle nostre cellule e sul DNA, ma sappiamo già come proteggerci dalle radiazioni.

Gli scienziati stanno cercando due modi per proteggersi dagli effetti negativi della microgravità sulla nostra biologia:intervento a livello cellulare, utilizzando farmaci o nanotecnologie, e intervento a livello ambientale, simulando la gravità terrestre in veicoli spaziali o colonie fuori dal mondo. Entrambi i campi di studio sono nelle loro fasi iniziali.

Tuttavia, lo studio delle cellule staminali nello spazio fornisce una preziosa finestra su come la gravidanza potrebbe funzionare, o non funzionare, quando siamo al di fuori del campo gravitazionale terrestre. Per ora, coloro che sono abbastanza fortunati da andare nello spazio potrebbero fare bene a evitare di tentare di concepire prima, durante o subito dopo un volo spaziale. + Esplora ulteriormente

Sfruttare lo spazio esterno per far progredire la scienza e la medicina delle cellule staminali

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