La aventura espacial de la humanidad hacia otros planetas y satélites presenta grandes retos que superar. Desafíos tecnológicos tales como el desarrollo de sistemas de propulsión veloces y seguros, que permitan recorrer grandes distancias en el espacio exterior, son los más evidentes, pero no los únicos. Las condiciones particulares del espacio, en especial la microgravedad y las radiaciones cósmicas, suponen un riesgo añadido para la supervivencia de los seres humanos más allá de la Tierra.
Entre los diversos efectos que la vida en el espacio exterior provoca en los astronautas destacan la descalcificación de los huesos, la alteración del sueño y de los ritmos circadianos, la pérdida de visión, el aumento de la temperatura corporal, la atrofia de los músculos, las alteraciones del sistema inmunitario y el incremento de riesgo de cáncer. Sin embargo, el conocimiento científico sobre el modo en que las condiciones del espacio afectan al cuerpo humano a nivel celular, así como sus consecuencias para la salud a largo plazo, es aún muy limitado.
Ahora, la NASA, junto a otras instituciones como el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Agencia Espacial Europea (ESA), publica, en revistas del grupo CellPress, los resultados de un conjunto de estudios que suponen, hasta la fecha, la mayor investigación sobre los efectos de los viajes espaciales en el cuerpo humano. La sección especial titulada «La biología del viaje espacial» recoge los 30 artículos publicados a raíz de esta colaboración en la que han participado 200 científicos de todo el mundo.
El estudio del conjunto de las diferentes moléculas y sistemas presentes en las células, como las metilaciones del ADN, el ARN, las proteínas y los metabolitos, se realizó mediante complejos y extensos análisis ómicos. El volumen de información resultante de estos experimentos requirió la realización de un trabajo singular en big data para poder manejarlo.
Los datos, recogidos a partir de experimentos en ratones y de muestras de 59 astronautas tomadas durante décadas en la Estación Espacial Internacional, muestran múltiples y diversas alteraciones en las células a raíz de los viajes espaciales: daños en el ADN, disfunción mitocondrial, cambios en la longitud de los telómeros (los extremos de los cromosomas), estrés oxidativo, alteraciones del microbioma (el genoma de los microorganismos que se encuentran en superficies del ser humano) y cambios en la regulación de genes. Los investigadores observaron, además, que las mitocondrias eran especialmente sensibles a la radiación y la microgravedad típicas del espacio exterior.
Las mitocondrias son orgánulos indispensables para las células humanas, pues aportan la energía necesaria para su funcionamiento, además de participar en otros muchos procesos. Tanto en las células de ratones como en las de los astronautas, las mitocondrias presentaban alteraciones en su función principal, sufrían daños en su ADN y estrés oxidativo. Este «estrés mitocondrial» afectó diferentes órganos y tejidos. Así pues, podría desempeñar un papel clave en los numerosos cambios observados en el cuerpo humano, como las alteraciones cardiovasculares y de los ritmos circadianos, o las modificaciones en el metabolismo de los lípidos y la inmunidad innata.
Conocer los mecanismos involucrados en los diversos daños para la salud humana, que ocasionan los viajes espaciales, podría ayudar a desarrollar tratamientos específicos para minimizarlos. Más allá de las rutinas de ejercicio físico que ya se establecen para los astronautas, pautar fármacos y dietas específicas (como la suplementación de la enzima Q10) podría frenar el daño oxidativo y posibilitar así misiones espaciales de larga duración.
La presente investigación supone un gran paso para ahondar en el conocimiento sobre cómo la vida en el espacio exterior afecta la biología humana. Sin embargo, dada la enorme complejidad del funcionamiento de nuestro organismo, así como sus múltiples interacciones con el espacio exterior, es de esperar que en los próximos años se descubran más alteraciones y daños sobre la salud, sobre todo a largo plazo. Esta información resultará imprescindible para conocer la viabilidad de misiones espaciales de larga duración con astronautas, como un hipotético viaje a Marte.
Esther Samper
Referencia: «Comprehensive Multi-omics Analysis Reveals Mitochondrial Stress as a Central Biological Hub for Spaceflight Impact». Willian A. da Silveira et al. en Cell, vol. 183, n.º 5, págs. 1185-1201, noviembre de 2020.
