Sciencefiction verschuift naar de realiteit. Met de plannen van de mensheid om dit decennium terug te keren naar de maan en verdere ambities om in het volgende decennium naar Mars te reizen, we moeten uitzoeken hoe we astronauten gezond kunnen houden voor deze jarenlange missies. Een oplossing die lang door sciencefiction werd verdedigd, is schijndood, of mensen in een winterslaap-achtige slaap brengen voor de duur van de reistijd.

We kunnen ons wenden tot de natuur voor begeleiding en een mogelijke oplossing voor deze uitdaging.

Het is koud en donker daar

De ruimte is meedogenloos. In deze ijskoude leegte van duisternis is geen zuurstof, geen zwaartekracht en geen bescherming tegen de constante regen van kosmische straling. Mensen zijn geëvolueerd onder een constante zwaartekracht - dus als je mensen in de ruimte plaatst, vreemde en gevaarlijke dingen gebeuren met hun lichaam.

Echter, wetenschappers en ingenieurs die met astronauten op het internationale ruimtestation werken, hebben geïnnoveerd en blijven deze problemen aanpakken. Bijvoorbeeld, we weten dat ruimtevluchten leiden tot verlies van spier- en botdichtheid, omdat onze botten en spieren niet tegen de zwaartekracht in hoeven te werken om ons te verplaatsen.

Maar we weten nog steeds niet hoe we andere ruimtegerelateerde medische problemen moeten aanpakken, inclusief veranderingen in het immuunsysteem, problemen met zicht en bombardement met gevaarlijke kosmische straling.

Deze fysiologische uitdagingen worden gecombineerd met de technologische moeilijkheden om meerdere mensen op deze lange missies te sturen, waar ze te maken krijgen met logistieke complicaties bij het inpakken en het toewijzen van voldoende proviand en voorraden, evenals sociale problemen van het omgaan met extreme isolatie in de verre ruimte.

Het lichaam op pauze zetten

Opgeschorte animatie en biostase kunnen sciencefictionbeelden van mensen in cryoslaap-pods opwekken. Als we mensen in een staat van schijndood zouden kunnen brengen door de metabolische activiteit sterk te vertragen of zelfs volledig te stoppen, we zouden problemen rond ruimtevaart kunnen verlichten:tijd, gezondheidsproblemen, ruimtevaartuig grootte en aanbod toewijzing.

Maar hoe kunnen we mensen veilig in winterslaap brengen en ze dan terugbrengen wanneer de tijd rijp is, zonder risico op spier- en botverlies, om een ​​paar uitdagingen te noemen? Dit zijn vragen die het Amerikaanse ministerie van Defensie en andere ruimteagentschappen actief onderzoeken.

Dieren die de winter doorbrengen in toestanden van schijndood - winterslaap - ervaren geen significante spier- en botverspilling. Hun bestaan ​​en vermogen om biologische processen die schijnbaar noodzakelijk zijn voor het leven omkeerbaar uit te schakelen, zouden wel eens de sleutel kunnen zijn tot het creëren van de voorwaarden die nodig zijn voor de menselijke winterslaapstrategie die onze weg zou kunnen banen voor het overleven van lange interstellaire reizen naar verre sterren.

In feite, het gebruik van biostase is al voorgesteld voor het vervoer van grote aantallen reizigers naar Mars, waar bemanningsleden worden ondersteund met speciaal samengestelde totale voedingsvloeistoffen terwijl ze "slapen".

Modeldieren?

Hoe vertalen we winterslaap bij dieren naar winterslaap bij mensen? Recent werk heeft een dergelijk vermogen aan het licht gebracht bij dieren die evolutionair vergelijkbaar zijn met mensen:overwinterende primaten. Het unieke aan deze primaten is dat ze in een staat van winterslaap kunnen gaan als de hulpbronnen schaars zijn en de temperaturen koud worden, en doen dit zonder hun lichaamstemperatuur ernstig te laten dalen.

Een van de drijvende krachten achter dit extreme vermogen zijn microRNA's - korte stukjes RNA die fungeren als moleculaire gendempers. MicroRNA's kunnen genexpressie reguleren zonder de genetische code zelf te veranderen. Door de microRNA-strategie te bestuderen die deze dieren gebruiken, kunnen we deze genetische aan/uit-schakelaar gebruiken voor snelle, omkeerbare veranderingen die de winterslaap bij mensen kunnen bevorderen.

Ons werk aan grijze muismaki's (Microcebus murinus) laat zien hoe microRNA's bepalen welke biologische processen aan blijven om het dier te beschermen en welke worden uitgeschakeld om energie te besparen. Sommige van deze microRNA's bleken spierverspilling tijdens de winterslaap tegen te gaan. Andere rollen lijken betrekking te hebben op het voorkomen van celdood, het vertragen of stoppen van onnodige celgroei, en het overschakelen van brandstofvoorraden van snel geconsumeerde suikers naar langzamer verbrande vetten.

Hoewel microRNA's een veelbelovende onderzoeksrichting zijn, ze zijn slechts een stukje van de puzzel. Ons lab onderzoekt ook andere aspecten van hoe primaten overwinteren, zoals hoe deze lemuren hun cellen beschermen tegen stress, controle over de wereldwijde genniveaus en hoe ze voldoende energie opslaan om de winterslaap te overleven.

Ons laboratorium kijkt ook hoe microRNA's dieren helpen om andere extreme omgevingsstress te overleven, waaronder bevriezing, zuurstofgebrek en heet, droge klimaten. Er is geen extremere stress dan het vacuüm van de ruimte, en we hopen dat ons onderzoek zal bijdragen aan de nieuwe op RNA gebaseerde interventies die aandacht krijgen en opkomen als levensvatbare therapeutische middelen voor de mens.

Ruimte is binnen ons bereik, en het bestuderen van wat er al op aarde is, zal ons daar helpen.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.