La vida diaria a bordo de la Estación Espacial Internacional se mueve rápido. Muy rápido. Viajando a aproximadamente 17.000 millas por hora, a 300 millas por encima de la Tierra, los astronautas ven 16 amaneceres y puestas de sol cada «día» mientras flotan en una caja con un puñado de personas de las que dependen para sobrevivir.
No hace falta mirar más allá de los éxitos de taquilla de Hollywood como «The Martian», «Gravity» e «Interstellar» para ver visiones futuristas de la vida más allá de la Tierra a medida que nos aventuramos más y más profundamente en el espacio exterior. Pero, ¿qué ocurre con la respuesta del cuerpo humano a los vuelos espaciales en la vida real? ¿Envejecerán los viajeros espaciales a un ritmo diferente al de los terrestres? ¿Hasta qué punto nos adaptamos al entorno espacial?
Ciertamente estas son preocupaciones para la NASA. Se desconoce en gran medida cómo los viajes espaciales y las misiones de larga duración pueden cambiar el cuerpo humano, y si esos cambios son permanentes o reversibles una vez que los astronautas regresan a la Tierra. La oportunidad de explorar estas intrigantes cuestiones surgió con los astronautas gemelos idénticos Scott y Mark Kelly.
En noviembre de 2012, la NASA seleccionó al astronauta Scott Kelly para su primera misión de un año. En una conferencia de prensa celebrada poco después, fue Scott quien insinuó que esta misión podría brindar la oportunidad de comparar el impacto de la vida espacial en su cuerpo con el de su hermano gemelo idéntico que vive en la Tierra, Mark Kelly, que también había sido astronauta y antiguo piloto de pruebas de la Marina. Sorprendentemente, los gemelos Kelly eran individuos de «naturaleza (genética) y crianza (ambiente)» similares, por lo que se concibió el experimento espacial perfecto, con un «gemelo espacial y un gemelo terrestre» como protagonistas. Scott pasaría un año en el espacio a bordo de la Estación Espacial Internacional, mientras que su hermano gemelo idéntico, Mark, permanecería en la Tierra.
El estudio TWINS de la NASA representa la visión más completa de la respuesta del cuerpo humano a los vuelos espaciales jamás realizada. Los resultados guiarán futuros estudios y enfoques personalizados para evaluar los efectos sobre la salud de los astronautas individuales en los próximos años.
Como bióloga del cáncer en la Universidad Estatal de Colorado estudio el impacto de la exposición a la radiación en las células humanas. Como parte del Estudio TWINS, me interesaba especialmente evaluar cómo los extremos de los cromosomas, llamados telómeros, se veían alterados por un año en el espacio.
Descubriendo los efectos sobre la salud de la vida en el espacio
La NASA hizo una convocatoria y seleccionó 10 investigaciones revisadas por expertos de todo el país para el estudio TWINS. Los estudios incluían medidas moleculares, fisiológicas y de comportamiento, y por primera vez en astronautas, estudios basados en «ómicas». Algunos equipos evaluaron el impacto del espacio en el genoma, es decir, todo el complemento de ADN de una célula (genómica). Otros equipos examinaron qué genes se activaban y producían una molécula llamada ARNm (transcriptómica). Algunos estudios se centraron en cómo las modificaciones químicas -que no alteran el código del ADN- afectaban a la regulación de los genes (epigenómica). Algunos investigadores exploraron las proteínas producidas en las células (proteómica), mientras que otros examinaron los productos del metabolismo (metabolómica).
También hubo estudios que examinaron cómo el entorno espacial podría alterar el microbioma, el conjunto de bacterias, virus y hongos que viven dentro y sobre nuestro cuerpo. Una investigación examinó la respuesta inmunitaria a la vacuna contra la gripe. Otros equipos buscaron en las muestras biológicas de Scott biomarcadores de aterosclerosis y desplazamientos de fluidos hacia arriba en el cuerpo debido a la microgravedad, que pueden afectar a la visión y causar dolores de cabeza. También se evaluó el rendimiento cognitivo mediante pruebas de cognición realizadas por ordenador y diseñadas específicamente para los astronautas.
Se recogieron más de 300 muestras biológicas -heces, orina y sangre- de los gemelos en múltiples ocasiones antes, durante y después de la misión de un año.
Los gemelos Kelly son, sin duda, una de las parejas más perfiladas, dentro o fuera de nuestro planeta. También son una de las más entrevistadas. Una pregunta que se hace a menudo es si Scott volverá del espacio más joven que Mark, una situación que recuerda a «Interstellar» o a la llamada «Paradoja de los gemelos» de Einstein. Sin embargo, dado que la ISS no viaja ni de lejos a la velocidad de la luz con respecto a nosotros, la dilatación del tiempo -o la ralentización del tiempo debida al movimiento- es muy mínima. Así que cualquier diferencia de edad entre los hermanos sólo sería de unos pocos milisegundos.
Aún así, la cuestión del envejecimiento asociado a los vuelos espaciales y el riesgo que conlleva de desarrollar enfermedades relacionadas con la edad como la demencia, las enfermedades cardiovasculares y el cáncer -durante o después de una misión- es importante, y es algo que pretendíamos abordar directamente con nuestro estudio de la longitud de los telómeros.
Los telómeros son los extremos de los cromosomas que los protegen del daño y del «deshilachado», como el extremo de un cordón de zapatos. Los telómeros son fundamentales para mantener la estabilidad del cromosoma y del genoma. Sin embargo, los telómeros se acortan de forma natural a medida que nuestras células se dividen, y también a medida que envejecemos. El ritmo de acortamiento de los telómeros a lo largo del tiempo está influido por muchos factores, como el estrés oxidativo y la inflamación, la nutrición, la actividad física, el estrés psicológico y las exposiciones ambientales como la contaminación atmosférica, los rayos UV y la radiación ionizante. Así, la longitud de los telómeros refleja la genética, las experiencias y las exposiciones de un individuo, por lo que son indicadores informativos de la salud general y el envejecimiento.
Telómeros y envejecimiento
Nuestro estudio propuso que las tensiones únicas y las exposiciones fuera de este mundo que los astronautas experimentan durante los vuelos espaciales -cosas como el aislamiento, la microgravedad, los altos niveles de dióxido de carbono y los rayos cósmicos galácticos- acelerarían el acortamiento de los telómeros y el envejecimiento. Para comprobarlo, se evaluó la longitud de los telómeros en muestras de sangre recibidas de ambos gemelos antes, durante y después de la misión de un año.
Scott y Mark comenzaron el estudio con longitudes de telómeros relativamente similares, lo que es coherente con un fuerte componente genético. También como se esperaba, la longitud de los telómeros de Mark en la Tierra fue relativamente estable a lo largo del estudio. Pero para nuestra sorpresa, los telómeros de Scott eran significativamente más largos en cada momento y en cada muestra analizada durante el vuelo espacial. Eso era exactamente lo contrario de lo que esperábamos.
Además, al regreso de Scott a la Tierra, la longitud de los telómeros se acortó rápidamente, y luego se estabilizó durante los meses siguientes hasta acercarse a los promedios anteriores al vuelo. Sin embargo, desde la perspectiva del envejecimiento y el riesgo de enfermedad, tenía muchos más telómeros cortos después del vuelo espacial que antes. Nuestro reto ahora es averiguar cómo y por qué se producen estos cambios específicos de los vuelos espaciales en la dinámica de la longitud de los telómeros.
Nuestros hallazgos también serán relevantes para los terrícolas, ya que todos envejecemos y desarrollamos enfermedades relacionadas con la edad. Estos resultados del estudio TWINS pueden proporcionar nuevas pistas sobre los procesos implicados y, por tanto, mejorar nuestra comprensión de lo que podríamos hacer para evitarlos o prolongar la duración de la salud.
Los efectos a largo plazo sobre la salud de los vuelos espaciales de larga duración aún están por determinar, pero el estudio TWINS representa un paso histórico en el viaje de la humanidad a la Luna, Marte y más allá… y para convertir la ciencia ficción en realidad.