¿Estamos preparados para sobrevivir en el espacio?

GinebraLos seres humanos, al igual que el resto de especies, hemos evolucionado para adaptarnos a las condiciones de la Tierra. Cuerpo y mente han sido moldeados por la mano invisible de la selección natural. Pero motivada por la curiosidad y las ganas de exploración, la humanidad ha logrado traspasar las fronteras de nuestro planeta para adentrarse en el entorno inhóspito del espacio.

La ciencia ficción ha sido siempre pionera en la exploración de la relación de los humanos con el Cosmos. Por ejemplo, el libro The martian [El marciano], de Andy Weir, narra la crónica de un astronauta que queda atrapado en Marte y que busca los medios necesarios para adaptarse al planeta rojo. Otras obras como Solaris, de Stanislaw Lem, exploran los efectos que producen en la mente humana entornos confinados como los de una nave espacial. En la tan aclamada Dune, de Frank Herbert, la hostilidad del planeta desértico Arrakis obliga a sus habitantes a llevar vestidos que reciclan el agua de su propio sudor.

Como ocurre a menudo, el tiempo da la razón a los autores de ciencia ficción, las especulaciones acaban haciéndose realidad y la tecnología avanza permitiendo que la vida se abra camino al espacio. Los experimentos que se han llevado a cabo durante más de 20 años en la Estación Espacial Internacional (ISS) y otros proyectos de investigación impulsados ​​en nuestro planeta, han permitido evaluar con mayor detalle los efectos reales de la vida en el espacio.

Sin embargo, todavía queda mucho por saber sobre el impacto real en la fisiología y la psique humana, "los efectos a corto plazo se conocen bastante bien, pero a largo plazo todavía son una incógnita", explica Antoni Pérez-Poch, investigador de la Universidad Politécnica de Cataluña y especialista en los efectos fisiológicos de la vida en el espacio. Los resultados de estos experimentos son una herramienta muy útil, no sólo para mejorar las condiciones de los astronautas presentes y futuros, sino también para avanzar en la comprensión de la vida en la Tierra.

Un entorno hostil

Cuando traspasamos la frontera de la Tierra con el espacio, a unos 100 kilómetros de altura, la delicada almohada protector de la atmósfera deja de existir y nos encontramos con la cruel realidad de la inmensidad del Universo. La temperatura cae drásticamente hasta los -270 °C y la carencia de aire no sólo supone la imposibilidad de respirar, sino que desaparece también la presión atmosférica. Sin embargo, estos efectos se pueden contrarrestar mediante entornos herméticamente cerrados en los que se pueden controlar las condiciones de temperatura y presión. Por el contrario, existen otros elementos de los que es más complicado aislarse.

Uno de estos elementos es la radiación. Aunque sólo podemos observar su luz visible, el Sol emite una gran cantidad de radiación en un amplio espectro de frecuencias. Esto incluye las inofensivas ondas de radio de baja energía, pero también incluye la radiación ultravioleta y los rayos X –estos últimos con radiación ionizante. Esta radiación tan energética tiene la capacidad de alterar las estructuras moleculares que componen nuestro cuerpo e incrementar considerablemente el riesgo de sufrir mutaciones que se deriven en enfermedades como el cáncer. A la radiación solar debe añadirse la radiación cósmica galáctica, que proviene de más allá del sistema solar y que está compuesta no sólo por rayos X sino también por otras partículas muy energéticas que pueden provocar daños importantes en el organismo.

El segundo elemento es la carencia de gravedad. Nuestro cuerpo y todos sus órganos han evolucionado bajo los efectos de una fuerza dirigida hacia el centro de la Tierra. En ausencia de gravedad, la estructura ósea y muscular debe soportar menos peso; "al cabo de una semana de estar en el espacio ya aparecen efectos de osteoporosis", comenta Pérez-Poch. Por otra parte, órganos como el corazón deben hacer menos fuerza para bombear la sangre hacia las partes superiores del cuerpo. Esto hace que la musculatura cardíaca se debilite y pierda capacidad, lo que puede resultar en posibles mareos cuando los astronautas reencuentran un entorno con gravedad. Y lo mismo ocurre con otros fluidos del cuerpo: “los fluidos provocan una presión sobre el cerebro y esto puede desencadenar, a largo plazo, en una pérdida parcial de la visión de los astronautas”, explica Pérez-Poch.

Prepararse para viajar a la Luna y Marte

Las futuras misiones en la Luna y Marte implicarán una larga exposición a condiciones de alta radiación y baja gravedad. De esta forma, para minimizar sus efectos, los astronautas que participen en estas misiones deben estar muy preparados tanto física como mentalmente. "Aunque los astronautas son gente muy seleccionada, todavía desconocemos muchos detalles de los efectos psicológicos que puede tener un viaje a Marte", comenta Pérez-Poch.

Con las misiones tripuladas de larga duración en el punto de mira, la revista Nature ha publicado recientemente un amplio compendio de estudios sobre el impacto de la vida en el espacio en los distintos sistemas que componen nuestro cuerpo. Uno de estos sistemas que se ve afectado de forma significativa es el renal. Debido a la ausencia de gravedad, los conductos urinarios se acortan. A ello deben añadirse los efectos que tiene la radiación sobre la funcionalidad de los riñones. “Se ha observado que los astronautas tienen tendencia a tener mayores cálculos renales. Creía que era por los efectos de la osteoporosis, pero ahora parece ser por la radiación”, comenta Pérez-Poch.

En otros experimentos, como los impulsados ​​de la misión Inspiration4, comandada por SpaceX, se ha observado que los telómeros, los extremos de los cromosomas que forman nuestro ADN, se alargan. Un resultado similar pudo observarse en el famoso experimento con los gemelos Scott y Mark Kelly, donde uno de los gemelos se quedó en la Tierra mientras el otro viajaba al espacio, y aporta información esencial para comprender diferentes procesos relacionados con el envejecimiento.

Otra de las cuestiones que las futuras misiones en Marte no pueden eludir tiene que ver con la posibilidad de reproducirse fuera de nuestro planeta; “suena a ciencia ficción, pero cuando pensamos en habitar otros planetas debemos pensar en cómo funcionaría la reproducción humana”, comenta Pérez-Poch. En este sentido, no se han podido realizar un gran número de experimentos, pero sí se han realizado algunas observaciones en experimentos en vuelos parabólicos. “En estudios impulsados ​​conjuntamente con el instituto Dexeus, hemos visto que si los espermatozoides están congelados cuando se exponen a la microgravedad, éstos no pierden funcionalidad. En cambio, si se realiza el mismo experimento a temperatura ambiente, se observan diferencias significativas en su movilidad”, explica Pérez-Poch.

Asegurar un entorno habitable desde Cataluña

Con el objetivo de asegurar el entorno de los futuros astronautas se creó la planta piloto MELiSSA, un proyecto de la Agencia Espacial Europea (ESA) dirigido por la Universidad Autónoma de Barcelona, ​​para comprobar la viabilidad de una misión espacial tripulada de larga duración. “La misión principal del proyecto es crear un ecosistema cerrado y autónomo que tenga la capacidad de generar los recursos esenciales para garantizar la vida humana, así como el oxígeno, el agua y la comida, a partir de la regeneración de los residuos producidos por los astronautas, mediante reacciones biológicas naturales”, explica Carolina Arnau Jiménez, doctora en biotecnología y coordinadora técnica del proyecto.

MELiSSA garantizará que se puedan impulsar misiones espaciales en la Luna y Marte sin depender del suministro desde la Tierra. "Recientemente, hemos garantizado la vida de un grupo de ratas mediante la captación de dióxido de carbono y la producción de oxígeno proveniente de microalgas y otras plantas", comenta Jiménez.

Pero más allá de las aplicaciones en el espacio, el proyecto también trabaja por la sostenibilidad de nuestro planeta. “Parte de la tecnología MELiSSA se ha aplicado en un proyecto humanitario en Congo, donde, mediante la producción de espirulina, ayudamos a combatir la desnutrición, ya proveer a las comunidades de un alimento rico en proteína vegetal, vitaminas, minerales y antioxidantes”, comenta Jiménez, que concluye: "Estoy muy contenta de aportar mi granito de arena para poder ver, en un futuro, cómo las misiones espaciales están soportadas por sistemas biológicos que también permitirán mejorar la vida en la Tierra".

El impacto sobre la vida en nuestro planeta

Comprender el efecto que tiene el entorno espacial sobre nuestro cuerpo y cómo éste se adapta es una fuente de información esencial para entender el funcionamiento de todo ello. “Existen algunos efectos epigenéticos, por ejemplo, que aquí en la Tierra no se pueden estudiar. Esto puede ayudarnos a descubrir la función que tienen algunos genes”, explica Pérez-Poch. De esta forma, por ejemplo, los efectos que la radiación produce sobre el sistema renal permiten comprender mejor el funcionamiento de los tipos de tumores que se generan, lo que ayuda a establecer estrategias óptimas para combatirlos.

Contrarrestar los efectos de la exposición al espacio implica también el desarrollo de nuevos fármacos y nuevas técnicas de edición genética, de las cuales toda la humanidad se puede beneficiar. Todo esto requiere también el avance de la medicina de precisión mediante nuevas técnicas de biología molecular y computacionales que permiten comprender mejor la fisiología humana.

La experimentación en el espacio también impulsa el desarrollo de nuevas tecnologías de diagnóstico médico que después encuentran aplicaciones en la Tierra. Éste es el caso, por ejemplo, de la ecografía portátil. Inicialmente desarrollada para poder utilizarse en el ISS, actualmente se puede utilizar para realizar pruebas in situ en lugares alejados del entorno hospitalario, como puede ser durante un rescate en alta montaña.

“Hoy disponemos de técnicas que hace poco están disponibles y todavía nos queda mucho por saber”, comenta Pérez-Poch, que concluye: ”Vivimos en una época muy interesante. Estoy muy contento de poder dedicarme a estudiar este tema“.