¿Quiere mantenerse saludable en el espacio? Entonces quieres gravedad artificial


Los viajes espaciales presentan numerosos desafíos, uno de los cuales tiene que ver con la salud y la seguridad de los astronautas. Y cuanto más se alejan estas misiones de la Tierra, más importantes se vuelven. Más allá de la atmósfera protectora y la magnetosfera de la Tierra, existe la amenaza de una exposición prolongada a la radiación solar y cósmica. Pero mientras que la exposición a la radiación se puede mitigar con un blindaje adecuado, hay pocas estrategias disponibles para hacer frente al otro peligro importante: la exposición a largo plazo a la microgravedad.

Un primer plano de tres moscas de la fruta, utilizadas para la investigación científica tanto en la Tierra como en el espacio. Créditos: Centro de Investigación Ames de la NASA/Dominic Hart

A bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS), los astronautas se basan en un régimen estricto de ejercicio y entrenamiento de resistencia para mitigar los efectos fisiológicos. Estos incluyen atrofia muscular, pérdida de densidad ósea, función de órganos, vista y efectos sobre la salud cardiovascular, la expresión génica y el sistema nervioso central. Pero como reveló un estudio reciente de la NASA, las misiones de larga duración a Marte y otros lugares en el espacio profundo deberán estar equipadas con gravedad artificial. Este estudio examinó los efectos de la microgravedad en las moscas de la fruta a bordo de la ISS y demostró que la gravedad artificial proporciona una protección parcial contra esos cambios.

El estudio fue realizado por investigadores de la División de Biociencias Espaciales del Centro de Investigación Ames de la NASA, el Centro de Investigación COSMIAC de la Universidad de Nuevo México, la Asociación de Investigación Espacial de las Universidades (USRA), el Centro de Bioinformática de Nevada de la Universidad de Nevada, el Marble Space Institute of Science (BMSIS), la División de Ciencias Físicas y Biológicas de la sede de la NASA y varias universidades. El artículo que detalla sus hallazgos se publicó el 6 de septiembre en la revista Cell Reports.

Video capturado de actividad de moscas en microgravedad dentro de la plataforma de gravedad variable (MVP) de usos múltiples. Créditos: Informes de celda

En este estudio, el equipo llevó a cabo una investigación de un mes utilizando la plataforma de gravedad variable multiusos (MVP), un banco de pruebas comercial basado en centrífugas que llegó a la ISS en 2019. Este experimento tiene compartimentos distintos y proporciona a las moscas alimento fresco. mientras viven y se reproducen. Esto permitió al equipo albergar diferentes generaciones de moscas por separado y bajo diferentes niveles de gravedad, con una expuesta a la microgravedad (como sus contrapartes astronautas a bordo de la ISS) y otra expuesta a la gravedad similar a la de la Tierra (9,8 m/s2, o 1 g) .

Luego, el equipo de investigación monitoreó su comportamiento usando cámaras integradas en el hardware. En diferentes puntos, algunas de las moscas fueron congeladas y devueltas a la Tierra para ser analizadas y ver cómo los diferentes niveles de gravedad afectaban su expresión génica y su impacto en sus sistemas nerviosos. Como explicó el Dr. Janani Iyer, científico del proyecto USRA en el Centro de Investigación Ames de la NASA, en un comunicado de prensa reciente de la NASA:

“La microgravedad plantea riesgos para el sistema nervioso central, lo que sugiere que se pueden necesitar contramedidas para los viajes espaciales de larga duración. A medida que nos aventuramos de regreso a la Luna y Marte, la reducción de los efectos nocivos de la microgravedad será clave para mantener seguros a los futuros exploradores. Este estudio es un paso en la dirección correcta para explorar los efectos protectores de la gravedad artificial en el espacio y comprender la adaptación a las condiciones de la Tierra después de regresar del espacio”.

Las moscas de la fruta son el organismo ideal para este tipo de investigación debido a sus similitudes con los humanos en términos de procesos celulares y moleculares y su corta vida útil y ciclos de reproducción (dos meses y dos semanas, respectivamente). Casi el 75% de los genes que causan enfermedades en los humanos son compartidos por las moscas de la fruta, lo que significa que los cambios en su expresión génica se parecerán a los posibles cambios en los humanos. Además, las tres semanas que pasan en el espacio equivalen a unos treinta años de la vida humana, lo que permite a los científicos observar décadas de información biológica en un corto período de tiempo.

Una vez que se completó el experimento, las moscas fueron devueltas a la Tierra a bordo de una cápsula SpaceX Dragon y transportadas a NASA Ames para su posterior análisis. Durante dos días, los científicos realizaron pruebas de comportamiento y bioquímicas en estos “flyonautas”, que consistieron en monitorear sus movimientos dentro de su hábitat, los cambios celulares en sus cerebros, cómo los cambios en la expresión génica afectaron sus sistemas nerviosos y más. Luego combinaron sus observaciones con imágenes de las cámaras MVP y compararon los resultados con un grupo de control que permaneció en la Tierra.

Entre los comportamientos estudiados, los científicos examinaron cómo las moscas trepaban por las paredes de su contenedor, una respuesta natural que tienen las moscas de la fruta cuando se golpean hacia abajo. Descubrieron que las moscas en microgravedad eran más activas que las expuestas a la gravedad artificial, pero experimentaron dificultades durante la prueba de escalada al regresar a la Tierra. El análisis posterior al vuelo también reveló que las moscas expuestas a la microgravedad experimentaron cambios neurológicos, mientras que las expuestas a la gravedad artificial envejecieron de manera diferente y enfrentaron desafíos menos severos para aclimatarse una vez que regresaron.

Estos resultados sugieren que los vuelos espaciales causan estrés que conduce a efectos conductuales y neurológicos negativos, así como a cambios en la expresión génica en el cerebro de la mosca.

El MVP de Techshot permite a los investigadores controlar y variar el nivel de gravedad de sus experimentos utilizando tecnología centrífuga. Créditos: NASA

Estos resultados sugieren que los vuelos espaciales causan estrés que conduce a efectos conductuales y neurológicos negativos, así como a cambios en la expresión génica en el cerebro de la mosca. También sugieren que la gravedad artificial puede mitigar estos efectos durante los vuelos espaciales, aunque todavía existen desafíos a largo plazo cuando se trata de volver a aclimatarse a la Tierra. Si bien estos resultados no pueden predecir con precisión los efectos sobre la salud humana, ofrecen una aproximación y un buen punto de partida para futuras investigaciones. Como resumió el Dr. Siddhita Mhatre, científico sénior de KBR Wyle en Ames y autor del artículo:

“Con las próximas misiones de espacio profundo de larga duración, donde los astronautas estarán expuestos a diferentes niveles de gravedad, es imperativo que comprendamos los impactos de la gravedad alterada en la función neurológica. Si podemos usar la gravedad artificial para retrasar los déficits relacionados con el espacio, tal vez podamos extender los plazos de las futuras misiones. Y las moscas en el espacio, junto con los astronautas, ayudarán a promover nuestros esfuerzos para mantener a los astronautas saludables”.

La NASA está investigando actualmente centrífugas y gravedad artificial para estaciones espaciales y misiones al espacio profundo. Los ejemplos incluyen el estudio conceptual de la NASA titulado «Transporte universal no atmosférico destinado a una exploración prolongada de los Estados Unidos» (NAUTILUS-X), un módulo giratorio en forma de toro que proporcionaría gravedad artificial. La NASA propuso además que un módulo de demostración (la demostración de centrifugadora de la ISS) podría convertirse en un módulo de suspensión para la tripulación de la ISS. Este módulo mediría 9,1 m (30 pies) de diámetro, tendría un diámetro interior de 0,76 m (2,5 pies) y proporcionaría entre 0,08 y 0,51 g de gravedad parcial.

También tenía la intención de proporcionar una prueba de concepto para un toro más grande que podría integrarse en una posible nave espacial conocida como Vehículo de exploración espacial de múltiples misiones (MMSEV). Este concepto y estudios de investigación similares destacan la importancia de las medidas de salud y seguridad de los astronautas para los vuelos espaciales de larga duración. A medida que la NASA y otras agencias espaciales envían astronautas a la Luna (para quedarse esta vez) y realizan misiones tripuladas a Marte y más allá, la gravedad artificial puede convertirse en una característica habitual de las naves espaciales, las estaciones espaciales e incluso los hábitats de superficie.

Con información de UniverseToday.com

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