Permanecer en el espacio durante un período prolongado de tiempo presenta muchos desafíos… y los adorables roedores podrían traernos las claves para algunos de ellos.
La hibernación es un ritual ineludible para ciertos mamíferos; a medida que se acerca el invierno, se abastecen de alimentos y luego se esconden mientras esperan el regreso del buen tiempo. Los investigadores acaban de descubrir una de las claves de este comportamiento instintivo que les fascina desde hace décadas; un descubrimiento aparentemente inocuo, que de hecho podría tener repercusiones considerables del lado de… la exploración espacial.
Porque si alguna vez has visto una sola serie de ciencia ficción, probablemente hayas visto humanos haciendo algo similar. Más comúnmente, esta es una tecnología denominada «crio-sueño», «hipersueño» o una de muchas otras variaciones. Al igual que un animal en hibernación, un humano en «hipersueño» puede sobrevivir mucho tiempo en una especie de coma artificial y retomar una vida normal después.
Para los escritores de ciencia ficción, es una temible dispositivo de secuencia de comandos lo que permite justificar elipses gigantes. Pero eso no impide que científicos que no podrían ser más serios piensen en tecnología todavía ficticia. Y por una buena razón: cuanto más se aventuren los humanos en el espacio, más largos serán los tiempos de viaje, hasta el punto de superar con creces la esperanza de vida humana. Para evitar que nuestra civilización se encuentre en un callejón sin salida, debemos comenzar a desarrollar estas tecnologías ahora.
La hibernación, un mecanismo fascinante
La preocupación es que la mayoría de los conceptos en juego siguen siendo pura ficción. Para encontrar un punto de partida concreto, investigadores estadounidenses y canadienses se han centrado en el mecanismo natural que más se parece a él, a saber, la hibernación. Su conejillo de indias favorito: una adorable ardilla de tierra llamada ardilla de tierra («que ama las semillas» en griego).
Al igual que otros animales que hibernan, la ardilla terrestre entra en un estado de letargo generalizado durante el invierno. La temperatura de su cuerpo cae a niveles que serían letales para un humano, y su metabolismo se reduce al mínimo. El objetivo: reducir al máximo sus necesidades energéticas para sobrevivir hasta la primavera.
Es una técnica que funciona extremadamente bien, pero no sabemos cómo. Porque si un humano intentara hacer lo mismo, se encontraría frente a muchos problemas de salud, como una marcada atrofia muscular. Pero los hibernadores son capaces de preservar su masa muscular para despertar frescos como cucarachas después de varios meses de inactividad.
Supervivencia, una historia de tripas
¿Cómo llegan allí? Hannah V. Carey y Matthew Reagan, autores del estudio, recuerdan que esta es una pregunta sobre la que los investigadores se han roto los dientes durante décadas. Pero su equipo puede estar acercándose a la respuesta: creen que podrían recibir un poco de ayuda de las bacterias en su sistema digestivo.
Para llegar a esta conclusión, partieron de una observación ya bien establecida: el sistema digestivo de los hibernadores cambia radicalmente durante el invierno. “Cambios dramáticos en la estructura y función del sistema gastrointestinal ocurren al comienzo del ayuno de invierno”, recuerdan en su artículo. Por lo tanto, se preguntaron si estos cambios no eran una consecuencia, sino el punto de partida del proceso de hibernación.
Un comienzo realmente interesante, pero todavía demasiado vago. Necesitaban un primer eslabón para unir el resto de la cadena y, de forma inesperada, los investigadores lo encontraron en el costado del ganado. Estos últimos tienen, en efecto, un arma formidable para responder a la falta de proteína: utilizan un proceso de reciclaje de nitrógeno, uno de los ladrillos fundamentales de muchas proteínas.
Recicla tus propios residuos
Este nitrógeno, los rumiantes lo buscarán directamente en la urea, un compuesto presente en la orina, y que es uno de los principales productos de desecho resultantes de la degradación de las proteínas. Por lo general, todo este material se pierde durante la excreción. Pero en rumiantes como las vacas, existe un mecanismo que permite que el nitrógeno de la urea se recicle en forma de amoníaco. Esto luego se reutiliza para formar nuevas proteínas gracias a las bacterias presentes en su sistema digestivo.
Sin embargo, como se especificó anteriormente, los investigadores sospechan que estas mismas bacterias tienen un vínculo con los mecanismos de conservación de los hibernadores. Entonces se preguntaron si este proceso de reciclaje de nitrógeno podría ser una de las piezas faltantes del rompecabezas.
Para verificar esto, inyectaron una solución bastante especial en las ardillas. Este contenía un isótopo de nitrógeno ligeramente más pesado. Este último es utilizado de la misma manera por el organismo, pero es un poco más pesado; esto le permite rastrear a través del cuerpo. Así pudieron observar que este nitrógeno pesado se usaba para hacer proteínas antes de terminar en forma de urea… y que luego se reciclaba durante la hibernación, a través del proceso descrito anteriormente.
Una simbiosis que inspira a los investigadores
Esto beneficia directamente al animal; reconstituye así su reserva de nitrógeno y, en consecuencia, de proteínas, lo que le permite pasar el invierno sin sacrificar toda su masa muscular. Pero los investigadores también destacaron un punto más inesperado. La propia microbiota también reutiliza este nitrógeno para su propia supervivencia, pudiendo así seguir prestando este servicio al organismo que la alberga. Se trata pues de una verdadera cooperación entre el animal y su microbiota; entonces hablamos de simbiosis.
Los investigadores concluyen explicando que este ejemplo de simbiosis tiene cierto potencial clínico. Comienza con la salud pública; comprender cómo este reciclaje contribuye a la preservación de los músculos y, potencialmente, del resto del cuerpo, podría proporcionar respuestas terapéuticas a las consecuencias de la desnutrición o el envejecimiento.
Interés por la medicina clínica… e incluso por el espacio
El equipo también considera que este trabajo podría beneficiar a la industria aeroespacial del mañana. De hecho, es de conocimiento común que la masa muscular de los astronautas tiende a derretirse en condiciones de microgravedad. Es por ello que se adhieren a un programa denso de ejercicio físico. Pero esto no es suficiente; solo hay que ver la forma en que los astronautas se tambalean cuando regresan a la Tierra para estar convencidos de esto.
Y es que por el momento solo son misiones de unos meses como máximo. Para resolver el problema en el marco de un viaje de varios años, será necesario, por tanto, desarrollar tecnologías complementarias. Y una tecnología basada en la microbiota de los hibernadores bien podría representar un ejemplo de elección. Por supuesto que todavía estamos lejos. Pero el equipo concluye su artículo citando el trabajo realizado en la década de 1990, que muestra que los humanos también reciclan nitrógeno a través de su microbiota, pero en cantidades muy pequeñas. “La maquinaria está en su lugar”, concluyen. “Todo lo que queda es optimizarlo..” Si este trabajo termina conduciendo a medidas reales contra los efectos de la microgravedad, o incluso sentando las bases para la tecnología de hipersueño, ¡la industria aeroespacial le deberá mucho a estos adorables roedores!
El texto del estudio está disponible aquí.
