Hay una fuerza cuyos efectos están tan profundamente arraigados en nuestra vida cotidiana que probablemente no pensamos mucho en ello:la gravedad. La gravedad es la fuerza que provoca la atracción entre masas. Es por eso que cuando dejas caer un bolígrafo cae al suelo. Pero debido a que la fuerza gravitacional es proporcional a la masa del objeto, solo los objetos grandes como los planetas crean atracciones tangibles. Esta es la razón por la que el estudio de la gravedad se centró tradicionalmente en objetos masivos como los planetas.

Nuestras primeras misiones espaciales tripuladas, sin embargo, cambió por completo nuestra forma de pensar sobre los efectos de la gravedad en los sistemas biológicos. La fuerza de la gravedad no solo nos mantiene anclados al suelo; influye en cómo funcionan nuestros cuerpos en la más pequeña de las escalas. Ahora, con la perspectiva de misiones espaciales más largas, Los investigadores están trabajando para descubrir qué significa la falta de gravedad para nuestra fisiología y cómo compensarla.

Liberado del agarre de la gravedad

No fue hasta que los exploradores viajaron al espacio que cualquier criatura terrestre pasó tiempo en un entorno de microgravedad.

Los científicos observaron que los astronautas que regresaban habían crecido más y habían reducido sustancialmente la masa ósea y muscular. Intrigado, Los investigadores comenzaron a comparar muestras de sangre y tejidos de animales y astronautas antes y después de los viajes espaciales para evaluar el impacto de la gravedad en la fisiología. Los astronautas-científicos en el entorno en gran parte libre de gravedad de la Estación Espacial Internacional comenzaron a investigar cómo crecen las células en el espacio.

La mayoría de los experimentos en este campo se llevan a cabo en la Tierra, aunque, utilizando microgravedad simulada. Al hacer girar objetos, como células, en una centrífuga a altas velocidades, puede crear estas condiciones de gravedad reducida.

Nuestras células han evolucionado para hacer frente a las fuerzas en un mundo caracterizado por la gravedad; si de repente se liberan de los efectos de la gravedad, las cosas empiezan a ponerse raras.

Detectando fuerzas a nivel celular

Junto con la fuerza de la gravedad, nuestras células también están sujetas a fuerzas adicionales, incluyendo tensiones de tensión y cortante, a medida que cambian las condiciones dentro de nuestros cuerpos.

Nuestras células necesitan formas de sentir estas fuerzas. Uno de los mecanismos ampliamente aceptados es a través de los llamados canales iónicos mecano-sensibles. Estos canales son poros en la membrana celular que permiten que determinadas moléculas cargadas entren o salgan de la célula dependiendo de las fuerzas que detecten.

Un ejemplo de este tipo de mecanorreceptor es el canal iónico PIEZO, encontrado en casi todas las células. Coordinan el tacto y la sensación de dolor, dependiendo de su ubicación en el cuerpo. Por ejemplo, un pellizco en el brazo activaría un canal iónico PIEZO en una neurona sensorial, diciéndole que abra las puertas. En microsegundos, iones como el calcio entrarían en la célula, pasando la información de que el brazo fue pellizcado. La serie de eventos culmina con la retirada del brazo. Este tipo de detección de fuerza puede ser crucial, para que las células puedan reaccionar rápidamente a las condiciones ambientales.

Sin gravedad las fuerzas que actúan sobre los canales de iones mecano-sensibles están desequilibradas, causando movimientos anormales de iones. Los iones regulan muchas actividades celulares; si no van a donde deberían cuando deberían, el trabajo de las células se vuelve loco. Se interrumpen la síntesis de proteínas y el metabolismo celular.

Fisiología sin gravedad

Durante las últimas tres décadas, Los investigadores han descubierto cuidadosamente cómo determinados tipos de células y sistemas corporales se ven afectados por la microgravedad.

• Cerebro:desde la década de 1980, Los científicos han observado que la ausencia de gravedad conduce a una mayor retención de sangre en la parte superior del cuerpo. y así aumento de presión en el cerebro. Investigaciones recientes sugieren que esta presión elevada reduce la liberación de neurotransmisores, moléculas clave que las células cerebrales utilizan para comunicarse. Este hallazgo ha motivado estudios sobre problemas cognitivos comunes, como dificultades de aprendizaje, en el regreso de los astronautas.
• Hueso y músculo:la ingravidez del espacio puede causar más de un 1 por ciento de pérdida ósea por mes, incluso en los astronautas que se someten a estrictos regímenes de ejercicio. Ahora los científicos están utilizando los avances en genómica (el estudio de las secuencias de ADN) y proteómica (el estudio de las proteínas) para identificar cómo el metabolismo de las células óseas está regulado por la gravedad. En ausencia de gravedad, Los científicos han descubierto que se suprime el tipo de células encargadas de la formación de hueso. Al mismo tiempo se activan el tipo de células responsables de la degradación ósea. Juntos se suman a la pérdida ósea acelerada. Los investigadores también han identificado algunas de las moléculas clave que controlan estos procesos.
• Inmunidad:las naves espaciales están sujetas a una rigurosa esterilización para evitar la transferencia de organismos extraños. Sin embargo, durante la misión Apolo 13, un patógeno oportunista infectado al astronauta Fred Haise. Esta bacteria Pseudomonas aeruginosa, generalmente infecta solo a individuos inmunodeprimidos. Este episodio despertó más curiosidad sobre cómo el sistema inmunológico se adapta al espacio. Al comparar las muestras de sangre de los astronautas antes y después de sus misiones espaciales, Los investigadores descubrieron que la falta de gravedad debilita las funciones de las células T. Estas células inmunitarias especializadas son responsables de combatir una variedad de enfermedades, desde el resfriado común hasta la sepsis mortal.

Compensando la falta de gravedad

La NASA y otras agencias espaciales están invirtiendo para apoyar estrategias que prepararán a los humanos para viajes espaciales de mayor distancia. Descubrir cómo resistir la microgravedad es una gran parte de eso.

El mejor método actual para superar la ausencia de gravedad es aumentar la carga en las células de otra manera:mediante el ejercicio. Los astronautas suelen pasar al menos dos horas al día corriendo y levantando pesas para mantener un volumen sanguíneo saludable y reducir la pérdida de masa ósea y muscular. Desafortunadamente, Los ejercicios rigurosos solo pueden ralentizar el deterioro de la salud de los astronautas, no prevenirlo por completo.

Los suplementos son otro método que los investigadores están investigando. A través de estudios genómicos y proteómicos a gran escala, Los científicos han logrado identificar interacciones químicas específicas entre células afectadas por la gravedad. Ahora sabemos que la gravedad afecta a moléculas clave que controlan procesos celulares como el crecimiento, división y migración. Por ejemplo, las neuronas que crecen en microgravedad en la Estación Espacial Internacional tienen menos de un tipo de receptor para el neurotransmisor GABA, que controla los movimientos motores y la visión. Añadiendo más función restaurada de GABA, pero el mecanismo exacto aún no está claro.

La NASA también está evaluando si agregar probióticos a los alimentos espaciales para estimular los sistemas digestivo e inmunológico de los astronautas puede ayudar a evitar los efectos negativos de la microgravedad.

En los primeros días de los viajes espaciales, Uno de los primeros desafíos fue descubrir cómo vencer la gravedad para que un cohete pudiera liberarse del tirón de la Tierra. Ahora el desafío es cómo compensar los efectos fisiológicos de la falta de fuerza gravitacional, especialmente durante los vuelos espaciales largos.

Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Lea el artículo original.