La biología y la medicina espaciales son un campo de investigación y tecnología biomédicas, que estudia la interacción de un sistema vivo con todos los factores del espacio exterior (ingravidez, radiación cósmica, hábitat artificial en un volumen cerrado herméticamente de una nave espacial) que determina en gran medida el estado y las perspectivas de la exploración humana del espacio ultraterrestre.
Ya existen datos de investigaciones al respecto. A lo largo de los años de los viajes espaciales, la biología espacial ha hecho una contribución importante al éxito de las ciencias fundamentales de la vida, en particular, a la biología gravitacional, que estudia la dependencia de la estructura, función y comportamiento de los organismos vivos de la magnitud y dirección de influencias gravitacionales.
La comparación de las reacciones de los objetos biológicos de diferente tamaño y hábitat con las condiciones de micro, hipo, normo e hipergravedad, ha enriquecido a la ciencia con la primera, generando muy importante información sobre los límites y las formas de manifestación de su dependencia gravitacional. Los datos de la biología gravitacional, han permitido evaluar las consecuencias fisiológicas, médicas y sociales de las condiciones gravitacionales alteradas que enfrentan los humanos bajo la influencia de los efectos secundarios del progreso científico y tecnológico.
Un buen ejemplo de investigación se realizó hace una década. Scott Joseph Kelly, un astronauta estadounidense de la NASA que realizó cuatro vuelos espaciales. En uno de ellos de 340 días (2015-2016) en la Estación Espacial Internacional (ISS) fue sometido a pruebas sobre funcionamiento de su organismo y esas pruebas de funcionamiento en el espacio, se compararon en las mismas fechas con la de su hermano gemelo Mark Kelly, senador, que también había sido astronauta aunque ya retirado, y que igualmente había viajado a la Estación Espacial Internacional.
En abril del 2019, la NASA divulgó los resultados de su mayor investigación sobre este tema, el llamado «Estudio de los gemelos» o Twin Study.
¿En qué consistió ese estudio? Pues bien fue un estudio entre gemelos, los gemelos de la NASA y se centró en un análisis de la prolongada estancia del astronauta Scott Kelly que se comparó con la coexistencia, solo que viviendo en la Tierra, de su gemelo Mark Kelly. Scott pasó casi un año en el espacio en la órbita baja de la Tierra en la ISS.
Los autores de dicha investigación (Más de 80 expertos de 12 universidades formaron 10 equipos de trabajo para analizar la información) eran conscientes de que si bien, el número de sujetos de prueba fue limitado, ese estudio de humanos en el espacio, confirmó algunos hallazgos preliminares desarrollados a partir de estudios anteriores (ya se sabía sobre algunos resultados, como la pérdida de densidad ósea, alteraciones en la microbiota, aumento en marcadores de inflamación y cambios en la estructura del globo ocular) pero de otros que surgieron no y que marcan pauta a futuros estudios de biociencia y medicina espacial. El artículo de Science señala tres:
1. La expresión genética (el proceso que la célula utiliza para producir las moléculas que necesita, mediante la lectura del código genético escrito en el ADN) la expresión de proteínas codificadas por el ADN, cambió en Scott mientras estaba en el espacio, y un pequeño porcentaje no regresó a la línea de base dentro de los 6 meses posteriores a su regreso a la Tierra. En su hermano no hubo cambio alguno.
2. Los biomarcadores del envejecimiento, los telómeros de los glóbulos blancos, en Scott aumentaron en longitud mientras estaba en el espacio y disminuyeron a su regreso a la Tierra y luego volvieron a la longitud promedio medio año después de su regreso. Lo que se sabe sobre los telómeros es que se acortan como resultado del estrés, y están relacionados con el envejecimiento. ¿se volvió Scott más joven estando por allá?
Es importante comprender mejor estas dinámicas genéticas sorprendentes, ya que se relacionan con la estabilidad del genoma y pueden diferir entre individuos. Esos cambios no se produjeron en su hermano gemelo durante ese tiempo.
3. Una vacuna contra la gripe fabricada en la Tierra funcionó en Scott cuando se administró en el espacio como se esperaría en la Tierra. Esto implica que la respuesta del sistema inmunológico se conservó durante el vuelo espacial prolongado para este individuo, la vacuna y el entorno espacial.
No fue la primera vez que la genética adquiere importancia. Los estudios genéticos anteriores realizados durante los vuelos espaciales orbitales, han demostrado que la estancia en el espacio tiene un efecto estimulante sobre las semillas secas de cebolla y nigella (germinación y desarrollo más rápidos de las plántulas). Se descubrió una aceleración de la división celular en plántulas de guisantes, maíz y trigo. En el cultivo de la raza de actinomicetos resistentes a la radiación, hubo 6 veces más esporas supervivientes y colonias en desarrollo que en el control, mientras que en la cepa sensible a la radiación hubo una disminución de 12 veces en los indicadores correspondientes. En Drosophila, un género de moscas, después de un vuelo, se hizo una comparación con el control de la frecuencia de mutaciones letales en el cromosoma X, que conducen a una muerte prematura, así como la frecuencia de la no disyunción del cromosoma primario. Un análisis de un aumento estadísticamente significativo en la frecuencia de mutaciones letales recesivas ligadas al sexo, comparando la dosis total de radiación durante los vuelos y evaluando los resultados de experimentos terrestres especialmente realizados, mostró que los cambios genéticos identificados no pueden explicarse únicamente por el efecto de la radiación. Es necesario asumir el efecto combinado de todos los factores del vuelo, en particular los dinámicos (aceleración, ingravidez, vibración). Es posible que algunos factores sensibilicen al organismo a la acción simultánea de otros. Así, durante experimentos biológicos en el biosatélite estadounidense “Bios-2” (1967), a bordo del cual se encontraba una fuente artificial de radiación gamma, se descubrió que la ingravidez en algunos objetos biológicos aumentaba la radiosensibilidad, en otros disminuía.
Aún queda mucho por explorar. Por ejemplo, los datos de la biología gravitacional han permitido evaluar las consecuencias fisiológicas, médicas y sociales de las condiciones gravitacionales alteradas que enfrentan los humanos bajo la influencia de los efectos secundarios del progreso científico y tecnológico en su conquista por el espacio. Aún quedan muchos campos por explorar en la biología como en la medicina y solo en el campo de los viajes nos podemos encontrar con:
- Determinación de límites aceptables para el desarrollo de cambios adaptativos en condiciones de ingravidez, dentro de los cuales todos los cambios en el cuerpo sean corregibles, reversibles y seguros; aumentar el contenido informativo de los métodos de diagnóstico utilizados y predecir cambios en la salud, el estado psicoemocional de los miembros de la tripulación y su desempeño;
- Mejora de medios y métodos de estabilización, gestión del estado de la tripulación y su hábitat, prevención de posibles trastornos y tratamiento de enfermedades;
- Mejorar las características ergonómicas de los objetos espaciales tripulados, desarrollar medidas psicofisiológicas destinadas a optimizar el bienestar y las actividades profesionales de los astronautas;
- Desarrollo de problemas fundamentales de medicina espacial, biología gravitacional, ecología;
- Resolver problemas médicos privados para asegurar vuelos interplanetarios a la Luna, Marte y otros planetas;
- Desarrollo de la medicina de telecomunicaciones a bordo, asociado tanto a la ampliación de las capacidades de seguimiento médico del estado de salud de una persona en vuelo, como a la prestación de asesoramiento sobre diagnóstico y tratamiento en caso de enfermedad.
- Introducción de medios, equipos, equipos y tecnologías desarrollados utilizados en la astronáutica, la salud y la economía nacional.
Pero no solo el hombre es sujeto de estudios allá arriba. La National Academies sciences engineering medicine señala que se han realizado estudios sobre los usos de microbios y plantas seleccionados naturalmente o diseñados para proporcionar otros servicios (incluido el uso de recursos in situ, el reciclaje de desechos y la fabricación de productos farmacéuticos, componentes químicos y materiales) como medio para proporcionar recursos críticos a los exploradores espaciales ubicados entre las superficies de la Tierra y Marte, pero también para aumentar y confirmar conocimientos sobre biología y medicina en la tierra. La aplicación de todo esto no solo tiene validez para el espacio y los viajes estelares sino también para su aplicación en la tierra. Aún queda mucho por hacer.
En resumidas cuentas ya están en el espacio activas, un complejo de ciencias predominantemente biológicas que estudian: 1) las características de la actividad vital de los organismos terrestres en las condiciones del espacio exterior y durante los vuelos en naves espaciales (fisiología espacial, ecofisiología y ecobiología); 2) principios de construcción de sistemas biológicos para apoyar las funciones vitales de los miembros de la tripulación de naves y estaciones espaciales (sistemas ecológicos cerrados); 3) formas de vida extraterrestres (exobiología),entre otras por no decir la fabricación y producción industrial de productos farmacológicos y otros.
- F.E. Garrett-Bakelman, M. Darshi, S.J. Green, R.C. Gur, L. Lin, B.R. Macias, M.J. McKenna, et al., 2019, “The NASA Twins Study: A Multidimensional Analysis of a Year-Long Human Spaceflight.” Science 364(6436), https://doi.org/10.1126/science.aau8650.
