6

Hibernacja. Czy Król Julian i lemury pomogą nam podbić kosmos?

Każdy fan kina science-fiction wie, że jedną z najbardziej przydatnych technologii, umożliwiających efektywny podbój kosmosu, jest możliwość wprowadzania ludzi w stan odwracalnej hibernacji. Niestety, jak na razie jesteśmy w stanie z niej „skorzystać” tylko w czasie seansu filmowego lub lektury powieści s-f. Rzecz, która jest banalna dla sporej ilości gatunków zwierząt, ciągle jest poza zasięgiem nauki i technologii. Jest jednak nadzieja, że w najbliższym czasie coś może się w tej sprawie zmienić, a kluczem do tego są lemury oraz technologia znana ze szczepionek na COVID-19.

Przespać taką podróż?

Na początku trzeba jednak wyjaśnić, dlaczego hibernacja byłaby bardzo przydatna już w najbliższym czasie. Większość z Was kojarzy hibernację z historii opowiadających o podróżach w przestrzeni międzygwiezdnej, a nie o relatywnie krótkich podróżach w kierunku Księżyca czy Marsa, które „grożą” nam w najbliższych dekadach.

Faktycznie, w przypadku podróży na księżyc hibernacja będzie kompletnie nieprzydatna, przykładowo w misji Apollo 11 od startu z Ziemi do lądowania na księżycu minęło zaledwie 8 dni. Sprawa z Marsem nie jest jednak już tak oczywista. Podróż na Czerwoną Planetę będzie trwała kilka miesięcy, co w pierwszym momencie nie musi wydawać się dużym wyzwaniem. Wszak rekord pobytu człowieka w kosmosie to aż 437 dni Walerija Polakowa, a przykładów pomieszkiwania na stacji kosmicznej w okolicach roku mamy całkiem sporo.

Należy jednak pamiętać, że naukowcy z ISS, a wcześniej stacji Mir wracali na Ziemię, na której czekały ich normalne warunki i opieka medyczna z najwyższej półki. Dla załogi misji marsjańskiej, osiągnięcie orbity Czerwonej Planety będzie dopiero wstępem do najtrudniejszej jej części. Praca na Marsie będzie równie dużym wyzwaniem co podróż, a w perspektywie tacy śmiałkowie będą mieli kolejne kilka miesięcy powrotu. Oznacza to, że biorąc pod uwagę możliwe okna startowe, astronauci będą przebywać w innych niż ziemskie warunkach przez ponad 2 lata.

Oczywiście pierwsze załogowe misje na Marsa, niezależnie od możliwości w zakresie hibernacji i tak odbyłyby się w normalny sposób. Zbyt wiele rzeczy będzie wymagać w ich czasie aktywności załogi w zakresie badania wszelkich możliwych aspektów takiej misji. Jeśli jednak na poważnie bierzemy pod uwagę budowę marsjańskich osiedli i przewożenia do nich ludzi na większą skalę, to możliwość utrzymania ich w jak najlepszej kondycji byłaby jak najbardziej wskazana.

Problemy, problemy, problemy…

Hibernacja mogłaby nam tym bardzo wydatnie pomóc. Jej zasada działania nie jest wielką tajemnicą, chodzi o maksymalne spowolnienie, a wręcz zatrzymanie procesów metabolicznych zachodzących w naszych organizmach i zapadnięcie na czas podróży w drzemkę niczym niedźwiedzie na zimę. Dla kosmicznych podróży ma to sporo zalet, aktywne i długotrwałe przebywanie w kosmosie powoduje szereg zmian w ludzkich organizmach, co wykazało choćby porównanie astronautów bliźniaków Marka i Scott’a Kelly, po prawie rocznym pobycie na ISS tego ostatniego.

Nie mniej ważną sprawą byłaby możliwość ograniczenia potrzebnych zapasów żywności i wody koniecznych do zabrania przez statek kosmiczny. W planach Muska pierwsze załogowe misje mają zabierać 12 ludzi, ale sam Starship budowany jest z myślą o nawet 100 pasażerach. Nawet biorąc pod uwagę specjalnie przygotowane racje żywnościowe, zapas dla kilkudziesięciu ludzi na okres rocznej podróży (w obie strony) będzie musiał zająć niemałą część ładowni Starshipa.

Trzeba też wspomnieć o tym, że im większa liczba ludzi zostanie stłoczona na dłuższy czas na tak niewielkiej powierzchni, tym większa szansa na pojawienie się konfliktów i różnej maści problemów psychicznych wśród pasażerów takiego statku. Nawet zakładając, że uczestnicy marsjańskich misji będą specjalnie wyselekcjonowani i przeszkoleni, te kilka miesięcy może okazać się ponad siły niektórych.

Lemury biegną na pomoc

O ile twórcy science-fiction wyobrażają sobie hibernowanie ludzi przez zamianę ich w mrożonki zamknięte w specjalnych kapsułach, to naukowcy szukają także inspiracji w świecie zwierząt, które potrafią wprowadzać się w taki stan. Tutaj na scenę wkracza tytułowy król Julian, czyli krótko mówiąc, sympatyczne lemury. Dlaczego akurat one, a nie na przykład niedźwiedzie? Ano dlatego, że jako naczelne są nam najbliższe spośród zwierząt potrafiących wykorzystywać takie mechanizmy.

Przeprowadzone ostatnio badania wykazały, że za odwracalne blokowanie procesów życiowych odpowiadają sekwencje mikroRNA u tych zwierząt, które blokują lub uaktywniają poszczególne procesy życiowe, tak aby maksymalnie wykorzystać zgromadzone zapasy tłuszczów, spowalniać lub zatrzymywać wzrost części komórek czy chronić mięśnie przed niekorzystnymi zmianami.

Kolejnym aspektem badań, jest sam sposób w jaki organizm tych zwierząt, na poziomie wspomnianych cząstek RNA reaguje na odmienne ekstremalne warunki środowiskowe, takie jak niskie i wysokie temperatury, niską wilgotność czy brak tlenu. Warto tu dodać, że mechanizm zaobserwowany u lemurów nie powoduje zmian samego materiału genetycznego, a jedynie blokuje na ograniczony czas działalność poszczególnych genów.

Jak w szczepionce

Badania prowadzone obecnie, wraz z technologią wykorzystywaną przy opracowaniu szczepionek wykorzystujących mechanizm mRNA na COVID-19 dają spore nadzieje, że być może nauczymy się tak zarządzać pracą naszych genów, aby osiągnąć podobne do lemurów rezultaty. Zwiększy to bezpieczeństwo astronautów, jak i pozwoli wydajniej wykorzystać ładownie statków kosmicznych w długotrwałych misjach kosmicznych.

Patrząc na badany przez naukowców mechanizm, warto zauważyć, że jego zalety nie ograniczają się tylko do spraw związanych z kosmosem. Hibernacja prawdopodobnie zastąpiłaby całkowicie dzisiejsze mechanizmy śpiączki farmakologicznej, jako proces wydajniejszy, mniej obciążający organizm pacjentów i pozwalający zapewne zahamować postęp części chorób. A wtedy nasza sympatia dla lemurów, na którą zapracował tak ciężko król Julian, wzrośnie jeszcze bardziej.

Źródło: [1]