Estem preparats per sobreviure a l’espai?

GinebraEls éssers humans, igual que la resta d’espècies, hem evolucionat per adaptar-nos a les condicions de la Terra. Cos i ment han estat modelats per la mà invisible de la selecció natural. Però motivada per la curiositat i les ganes d’exploració, la humanitat ha aconseguit traspassar les fronteres del nostre planeta per endinsar-se en l’entorn inhòspit de l’espai.

La ciència-ficció ha estat sempre pionera en l’exploració de la relació dels humans amb el Cosmos. Per exemple, el llibre The martian [El marcià], d’Andy Weir, narra la crònica d’un astronauta que queda atrapat a Mart i que busca els mitjans necessaris per adaptar-se al planeta vermell. Altres obres com Solaris, de Stanislaw Lem, exploren els efectes que produeixen en la ment humana entorns confinats com els d’una nau espacial. A la tan aclamada Dune, de Frank Herbert, l’hostilitat del planeta desèrtic Arrakis obliga els seus habitants a portar vestits que reciclen l’aigua de la seva pròpia suor.

Com passa sovint, el temps dona la raó als autors de ciència-ficció, les especulacions acaben fent-se realitat i la tecnologia avança permetent que la vida s’obri camí a l’espai. Els experiments que s’han dut a terme durant més de 20 anys a l’Estació Espacial Internacional (ISS) i altres projectes de recerca impulsats al nostre planeta, han permès avaluar amb més detall els efectes reals de la vida a l’espai.

No obstant això, encara queda molt per saber sobre l’impacte real en la fisiologia i la psique humana, “els efectes a curt termini es coneixen força bé, però a llarg termini encara són una incògnita”, explica Antoni Pérez-Poch, investigador de la Universitat Politècnica de Catalunya i especialista en els efectes fisiològics de la vida a l’espai. Els resultats d’aquests experiments són una eina molt útil, no només per millorar les condicions dels astronautes presents i futurs, sinó també per avançar en la comprensió de la vida a la Terra.

Un entorn hostil

Quan traspassem la frontera de la Terra amb l’espai, a uns 100 quilòmetres d’altura, el delicat coixí protector de l’atmosfera deixa d’existir i ens trobem amb la cruel realitat de la immensitat de l'Univers. La temperatura cau dràsticament fins als -270 °C i la manca d’aire no només suposa la impossibilitat de respirar, sinó que desapareix també la pressió atmosfèrica. Malgrat tot, aquests efectes es poden contrarestar mitjançant entorns hermèticament tancats en què es poden controlar les condicions de temperatura i pressió. Per contra, hi ha altres elements dels quals és més complicat aïllar-se.

Un d’aquests elements és la radiació. Malgrat que només podem observar-ne la llum visible, el Sol emet una gran quantitat de radiació en un ampli espectre de freqüències. Això inclou les inofensives ones de ràdio de baixa energia, però també inclou la radiació ultraviolada i els raigs X –aquests últims amb radiació ionitzant. Aquesta radiació tan energètica té la capacitat d’alterar les estructures moleculars que componen el nostre cos i incrementar considerablement el risc de patir mutacions que derivin en malalties com el càncer. A la radiació solar s’hi ha d’afegir la radiació còsmica galàctica, que prové de més enllà del sistema solar i que està composta no només per raigs X sinó també per altres partícules molt energètiques que poden provocar danys importants en l’organisme.

El segon element és la manca de gravetat. El nostre cos i tots els seus òrgans han evolucionat sota els efectes d’una força dirigida cap al centre de la Terra. En absència de gravetat, l’estructura òssia i muscular ha de suportar menys pes; “al cap d’una setmana d’estar a l’espai ja apareixen efectes d’osteoporosi”, comenta Pérez-Poch. D’altra banda, òrgans com el cor han de fer menys força per bombar la sang cap a les parts superiors del cos. Això fa que la musculatura cardíaca es debiliti i perdi capacitat, cosa que pot resultar en possibles marejos quan els astronautes retroben un entorn amb gravetat. I passa el mateix amb altres fluids del cos: “els fluids provoquen una pressió sobre el cervell i això pot desencadenar, a llarg termini, en una pèrdua parcial de la visió dels astronautes”, explica Pérez-Poch.

Preparar-se per viatjar a la Lluna i Mart

Les futures missions a la Lluna i Mart implicaran una llarga exposició a condicions d’alta radiació i baixa gravetat. D’aquesta manera, per minimitzar els seus efectes, els astronautes que participin en aquestes missions han d’estar molt preparats tant físicament com mentalment. “Tot i que els astronautes són gent molt seleccionada, encara desconeixem molts detalls dels efectes psicològics que pot tenir un viatge a Mart”, comenta Pérez-Poch.

Amb les missions tripulades de llarga durada en el punt de mira, la revista Nature ha publicat recentment un ampli compendi d’estudis sobre l’impacte de la vida a l’espai en els diferents sistemes que componen el nostre cos. Un d’aquests sistemes que es veu afectat de manera significativa és el renal. A causa de l’absència de gravetat, els conductes urinaris s’escurcen. A això s’hi han d’afegir els efectes que té la radiació sobre la funcionalitat dels ronyons. “S’ha observat que els astronautes tenen tendència a tenir més càlculs renals. Es pensava que era pels efectes de l’osteoporosi, però ara sembla que és per la radiació”, comenta Pérez-Poch.

En altres experiments, com els impulsats de la missió Inspiration4, comandada per SpaceX, s’ha observat que els telòmers, els extrems dels cromosomes que formen el nostre ADN, s’allarguen. Un resultat similar es va poder observar en el famós experiment amb els bessons Scott i Mark Kelly, en què un dels bessons es va quedar a la Terra mentre l’altre viatjava a l’espai, i aporta informació essencial per comprendre diferents processos relacionats amb l’envelliment.

Una altra de les qüestions que les futures missions a Mart no poden eludir té a veure amb la possibilitat de reproduir-se fora del nostre planeta; “sona a ciència-ficció, però quan pensem en habitar altres planetes hem de pensar en com funcionaria la reproducció humana”, comenta Pérez-Poch. En aquest sentit, no s’han pogut dur a terme un gran nombre d’experiments, però sí que s’han fet algunes observacions en experiments en vols parabòlics. “En estudis impulsats conjuntament amb l’institut Dexeus, hem vist que si els espermatozous estan congelats quan s’exposen a la microgravetat, aquests no perden funcionalitat. En canvi, si es du a terme el mateix experiment a temperatura ambient, s’observen diferències significatives en la seva mobilitat”, explica Pérez-Poch.

Assegurar un entorn habitable des de Catalunya

Amb l’objectiu d’assegurar l’entorn dels futurs astronautes es va crear la planta pilot MELiSSA, un projecte de l'Agència Espacial Europea (ESA) dirigit per la Universitat Autònoma de Barcelona, per comprovar la viabilitat d'una missió espacial tripulada de llarga durada. “La missió principal del projecte és crear un ecosistema tancat i autònom que tingui la capacitat de generar els recursos essencials per garantir la vida humana, així com l’oxigen, l’aigua i el menjar, a partir de la regeneració dels residus produïts pels astronautes, mitjançant reaccions biològiques naturals”, explica Carolina Arnau Jiménez, doctora en biotecnologia i coordinadora tècnica del projecte.

MELiSSA garantirà que es puguin impulsar missions espacials a la Lluna i Mart sense dependre del subministrament des de la Terra. “Recentment, hem garantit la vida d’un grup de rates mitjançant la captació de diòxid de carboni i la producció d’oxigen provinent de microalgues i altres plantes”, comenta Jiménez.

Però més enllà de les aplicacions a l’espai, el projecte també treballa per la sostenibilitat del nostre planeta. “Part de la tecnologia MELiSSA s’ha aplicat en un projecte humanitari al Congo, on, mitjançant la producció d’espirulina, ajudem a combatre la desnutrició, i a proveir les comunitats d’un aliment ric en proteïna vegetal, vitamines, minerals i antioxidants”, comenta Jiménez, que conclou: “Estic molt contenta d'aportar el meu granet de sorra per poder veure, en un futur, com les missions espacials estan suportades per sistemes biològics que també permetran millorar la vida a la Terra”.

L’impacte sobre la vida al nostre planeta

Comprendre l’efecte que té l’entorn espacial sobre el nostre cos i com aquest s’adapta és una font d’informació essencial per entendre el funcionament de tot plegat. “Hi ha alguns efectes epigenètics, per exemple, que aquí a la Terra no es poden estudiar. Això ens pot ajudar a descobrir la funció que tenen alguns gens”, explica Pérez-Poch. D’aquesta manera, per exemple, els efectes que la radiació produeix sobre el sistema renal permeten comprendre més bé el funcionament dels tipus de tumors que es generen, cosa que ajuda a establir estratègies òptimes per combatre’ls.

Contrarestar els efectes de l’exposició a l’espai implica també el desenvolupament de nous fàrmacs i de noves tècniques d’edició genètica, de les quals tota la humanitat es pot beneficiar. Tot plegat requereix també l’avenç de la medicina de precisió mitjançant noves tècniques de biologia molecular i computacionals que permeten comprendre millor la fisiologia humana.

L’experimentació a l’espai també impulsa el desenvolupament de noves tecnologies de diagnòstic mèdic que després troben aplicacions a la Terra. Aquest és el cas, per exemple, de l’ecografia portàtil. Inicialment desenvolupada per poder utilitzar-se a l’ISS, actualment es pot fer servir per fer proves in situ en indrets allunyats de l’entorn hospitalari, com pot ser durant un rescat en alta muntanya.

“Avui disposem de tècniques que fa poc que estan disponibles i encara ens queda molt per saber”, comenta Pérez-Poch, que conclou: ”Vivim en una època molt interessant. Estic molt content de poder-me dedicar a estudiar aquest tema“.