Adriana Pliego

Desde que Yuri Gagarin, el primer cosmonauta, viajó al espacio y orbitó la Tierra en 1961, el sueño de viajar a otros planetas se ha ido haciendo cada vez más probable. ¿Pero es posible salir de nuestro planeta, el único hogar conocido de la especie humana, sin sufrir consecuencias fatales? La respuesta es un rotundo no. Para salir es necesario vencer una fuerza que ha impactado a los seres vivientes desde su origen: la gravedad de la Tierra. Vivir en un ambiente donde esta fuerza se reduce a micras –microgravedad– es extremadamente difícil pero no imposible.

La gravedad de la gravedad

La fuerza de gravedad genera una aceleración que nos “jala” al centro de la Tierra a 9.80665 metros por segundo al cuadrado. Esto significa que un cuerpo que cae sin que algo obstaculice su trayecto, lleva una aceleración que aumentará su velocidad en 9.80665 m por cada segundo que pase. Entonces si se deja caer una piedra desde un risco, en el primer segundo recorrerá 10 metros, en el segundo 20, en el tercero 30, y así sucesivamente hasta chocar contra el suelo. Como te habrás dado cuenta, si se tratara de un risco de 100 metros, en tan sólo cuatro segundos la roca llegaría al fondo donde seguramente el golpe la fragmentaría.

Isaac. En su libro Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, Newton escribió en 1687 su descubrimiento de que la fuerza con la que se atraen dos cuerpos únicamente depende del valor de sus masas y del cuadrado de la distancia que los separa. Por este principio, los cuerpos que habitamos la Tierra estamos inevitablemente atados a ella pues su masa es mucho mayor que la nuestra. Esta fuerza de atracción es la que llamamos gravedad.

El ser humano (homo erectus) es el único primate completamente bípedo desde los 8 a 15 meses de edad, y para mantenerse erguido combate continuamente esta fuerza que intenta llevar su torso al piso. Desde el punto de vista evolutivo no ha sido tarea fácil levantarse sobre dos pies. Para sostener entre 800 y 1,200 gramos de un encéfalo adulto a una altura promedio de 1.60 metros, los homínidos tuvieron que experimentar cambios importantes en la cadera, la espalda y el fémur. Por ejemplo se sabe que Lucy, el fósil de un esqueleto completo de Australopithecus hallado en 1974, caminaba sobre sus dos piernas debido a que muestra un ancho de cadera y un ángulo del fémur con respecto a su rodilla, correspondientes a un homínido. Esta última característica permite que los pies se puedan alinear con el centro de gravedad corporal cercano a la segunda vértebra sacra, para mantener la estabilidad al caminar. Otro indicador es el foramen magnum, orificio por el cual la médula espinal sale del encéfalo y cuya posición en el cráneo permite saber si el primate caminó erguido o encorvado.Por otro lado, el tamaño y forma del pie sugieren que para soportar el peso del cuerpo completo en posición vertical, el pie humano se transformó en una plataforma con una planta de mayor tamaño que los dedos. Por su parte, la gran articulación que une al fémur con el coxis permite que la cadera se acerque a la columna vertebral, proporcionando más estabilidad al tronco. Así el ser humano no únicamente libera sus extremidades superiores sino que también requiere de menor esfuerzo para equilibrarse. Este reacomodo evolutivo de la postura humana provocó que la columna vertebral se arqueara hacia delante en la región de la espada baja y hacia atrás a la altura del tórax en forma de “S”, colocando el centro de gravedad del cuerpo por encima de los pies, rodillas y cadera.

Aunque liberar los brazos del suelo permitió el desarrollo de herramientas y de otras expresiones culturales, hubo que pagar un doloroso precio por ello. La zona lumbar de la columna vertebral, ubicada inmediatamente sobre la zona sacra, está sometida constantemente a esfuerzos que pueden lesionarla por soportar cargas pesadas o por malos hábitos posturales. La lumbalgia mecánica o inespecífica es una enfermedad que produce dolor en la parte inferior de la espalda. También puede manifestarse con dolor en los glúteos y/u hormigueo en las piernas, sin una distribución específica. Se estima que del 70 al 80% de las personas han tenido al menos un episodio de lumbalgia en su vida, además es la segunda causa de ausencia laboral a nivel mundial. Aunque el origen puntual de este padecimiento es difícil de determinar en cada paciente, se sabe que proviene de la estructura músculo-esquelética de la columna vertebral y de la postura. El sedentarismo, permanecer sentado durante mucho tiempo o exponerse frecuentemente a vibraciones puede propiciar su desarrollo. En la mayoría de los pacientes afectados por lumbalgia mecánica, el dolor desaparece después de algunos días sin seguir un tratamiento.

Cuando los astronautas se liberan de la fuerza de atracción de la Tierra, la presión que ejercen las vértebras entre sí para mantenerlos de pie desaparece. Como consecuencia, la columna vertebral experimenta una elongación que los hace crecer hasta cinco centímetros de altura. En un espacio de microgravedad la fuerza experimentada es 80% menor a la de la Tierra, como lo es la fuerza presente en la Estación Espacial Internacional, ahí las vértebras de las personas se separan ligeramente y se vuelven más altas. Este crecimiento únicamente se mantiene mientras están en órbita, pues al volver a la Tierra, recuperan rápidamente su estatura inicial.

Seres humanos en órbita: una lucha contra sí mismos

Salir de la Tierra debe ser una experiencia única que pocos han experimentado hasta ahora…, y los que lo han hecho tuvieron que adaptarse y sobreponerse a su organismo terrestre. Las condiciones en el espacio son muy distintas del ambiente en el que los seres humanos evolucionamos. En primer lugar, en la magnetósfera, capa donde interactúan el magnetismo terrestre y el viento solar, hay bandas formadas por electrones y protones que se mueven entre los polos magnéticos de la Tierra. Esta capa captura las partículas cargadas provenientes del Sol, la radiación cósmica y la radiación solar, que si hubieran llegado a la superficie terrestre hubiera sido muy poco probable que se desarrollara la vida como la conocemos. Cuando los astronautas salen de este campo magnético protector, se encuentran directamente expuestos a esas partículas y a la intensa radiación solar. Esta exposición a la radiación cósmica provoca cambios en el material genético de los individuos que con el tiempo pueden dar lugar a la aparición de células cancerosas. En los astronautas se ha observado que la cantidad de linfocitos o células de defensa contra las enfermedades se destruyen, posiblemente por la radiación, por lo que son más susceptibles a enfermarse después de su regreso a la Tierra.

En cuanto a las funciones del aparato músculo-esquelético, es de esperarse que los órganos que resienten más el cambio de postura entre un mundo que obliga a caer a otro donde no se requiere fuerza para trasladarse, sean el fémur, la cadera, las vértebras de la región lumbar y los músculos de la espalda y las piernas. Estos últimos, al no utilizarse, pueden disminuir su tamaño hasta en un 20% en tan sólo cinco días.Las plantas de los pies pierden la piel gruesa que forma su capa más externa. Para los huesos el panorama tampoco es alentador, pues al no funcionar como estructura de soporte, no necesitan conservar su dureza. Esto tiene como consecuencia el incremento de la producción de osteoclastos o células que destruyen las células óseas de forma natural. En condiciones terrestres normales, la pérdida de la corteza ósea que presentan los seres humanos es de 3% por cada 10 años de vida, mientras que en el espacio esta tasa se acelera en forma alarmante a 1% por mes. El material óseo desintegrado pasa al torrente sanguíneo y se elimina por la orina, pero aumenta el riesgo de que se formen calcificaciones en los riñones y otros órganos importantes. Afortunadamente, el efecto de descalcificación es reversible y los astronautas recuperan su densidad ósea inicial dos o tres años después de regresar a la Tierra.

Otro efecto secundario de la microgravedad es el cambio en la distribución de los fluidos corporales. Normalmente éstos son atraídos hacia el centro de la Tierra como cualquier órgano. Esto implica que se concentren en la parte baja del cuerpo y requieran de una fuerza adicional para llegar a la parte superior. En órbita los fluidos no están sujetos a esta fuerza. A este fenómeno se le atribuye la llamada “cara de luna” de los astronautas, bastante notoria en los videos donde sus rostros aparecen hinchados y redondos. Por otra parte, la fuerza y la cantidad de sangre que el corazón impulsa por latido son menores. Si el corazón, como cualquier otro músculo, realiza un menor trabajo durante un largo periodo, corre el riesgo de atrofiarse; y el volumen sanguíneo disminuye 22%, aproximadamente 1.10 litros durante la misión. La pérdida de la visión en los astronautas se atribuye al aumento de la presión de los fluidos dentro del encéfalo. Se piensa que en el espacio el fluido aplasta ligeramente la parte trasera de los ojos y del nervio óptico y éstos se deforman y alteran su conducción, impidiendo la visión enfocada en los astronautas.

El Síndrome de Adaptación Espacial, SAS por sus siglas en inglés, es un padecimiento que sufren los astronautas durante el periodo de adaptación a las condiciones del espacio y usualmente dura tres días. Consiste en náuseas, vértigo, vómito, dolor de cabeza, cansancio y también ocasiona alteraciones en los ciclos de sueño. Se piensa que la sensación de mareo y náusea se debe en parte a cambios en los otolitos del aparato vestibular. Al no existir una fuerza que lleve esas diminutas calcificaciones hacia abajo, como estarían en la Tierra, los astronautas se desorientan fácilmente y desconocen dónde está el “abajo”. Como los músculos también poseen sensores –propioceptores– de ubicación corporal adheridos físicamente a las fibras musculares, al estirarse y contraerse se comunican con el sistema nervioso, que detecta los cambios de longitud de las fibras. En el espacio la información que reciben los propioceptores no es suficientemente amplia para ubicar el cuerpo con respecto a una vertical, esto provoca sensación de desorientación. Actualmente los astronautas consumen medicamentos para contrarrestar la sensación de giro experimentada en el SAS y la NASA está desarrollando otras estrategias para corregir estos desórdenes, tanto en el espacio como en el regreso a la Tierra.

Los gemelos fantásticos

No se convierten en agua o en animales, como lo hacen los superhéroes Zan y Jayna, los astronautas gemelos Scott y Mark Kelly son parte del “Estudio de los gemelos” de la NASA (figura 3). Scott Kelly es el único en la Tierra que posee el súper poder de contener en sus células información específica sobre los efectos de la exposición a la microgravedad durante un periodo largo. En este estudio se compararon células provenientes de diferentes tejidos de dos seres humanos con genética casi idéntica, que habitaron uno en la Tierra y otro en el espacio durante casi un año. Mientras Mark permaneció en la Tierra, Scott vivió en la Estación Internacional Espacial por 340 días, convirtiéndose en uno de los dos seres humanos, junto con el ruso Mikhail Kornienko, que han roto el récord de tiempo fuera de la Tierra.

Aunque Scott regresó a la Tierra en marzo del año pasado, el análisis de los datos del Estudio de los Gemelos está en proceso. No obstante, en la última reunión del Programa de Investigación Humana (Human Research Program) celebrada en Galvenston, Texas, en enero de este año, se reveló que Scott presentaba niveles alterados de varios lípidos indicadores de procesos inflamatorios en comparación con los de su hermano. Mientras en Mark se observó mayor presencia de ácido 3-índol propiónico (IPA, por sus siglas en inglés), un potente antioxidante natural que protege el sistema nervioso. Se estudia actualmente la administración de este antioxidante para combatir la enfermedad de Alzheimer. Además se ha observado que también ayuda a mantener niveles normales de insulina y a regular los niveles de azúcar en sangre.

Hubo otros cambios a nivel genético, pues en la Tierra los extremos de los cromosomas llamados telómeros (ver en Cienciorama “La muerte de la muerte, Quién nos robó la llave hacia inmortalidad”) se acortan con la edad. La longitud de los telómeros de Scott aumentó únicamente en los glóbulos blancos. Los investigadores piensan que este crecimiento inusual podría estar asociado al ejercicio físico y a la dieta baja en calorías que llevó durante la misión. Una vez en la Tierra sus telómeros comenzaron a reducirse de nuevo. Otras variaciones del material genético de los hermanos halladas después de la misión, fueron más de 200,000 diferencias entre las moléculas de ARN. Si las proteínas sintetizadas a partir del ARN que viajó al espacio resultaron del efecto de la microgravedad, los genes alterados podrían catalogarse en un futuro como “genes espaciales”. Finalmente se declaró que no hay evidencia suficiente para determinar un cambio cognitivo entre los gemelos, lo cual significa que en las pruebas de percepción, memoria y razonamiento ambos astronautas obtuvieron resultados similares.

El viaje a Marte ¿sueño o realidad?

El principal propósito de la aventura de los gemelos Kelly fue evaluar los efectos de la microgravedad en el ser humano con miras al futuro viaje tripulado a Marte, que se estima tomará 18 meses sólo para llegar al planeta. Ésta y otras investigaciones han servido para anticipar lo que puede sucederles a los astronautas en un viaje de colonización de cuando menos tres años. El aspecto más peligroso del alucinante viaje, sueño del ser humano muy cercano a convertirse en realidad, es la exposición a la radiación cósmica (ver en Cienciorama “La radiación cósmica de fondo, La expansión del Universo, Los rayos X”). Otras condiciones a considerar para sobrevivir en la superficie marciana son la temperatura ambiental de aproximadamente -55ºC y la composición de su atmósfera: 95% dióxido de carbono y 0.13% oxígeno, mientras que la presión atmosférica equivale a 38 km de altitud en la Tierra. Por esto sin un traje espacial los astronautas morirían congelados y de asfixia. La NASA está desarrollando tecnologías para que una misión tripulada inicie su viaje al planeta vecino en el 2030, lo cual está asentado en el Acta de autorización de esta Administración y en la Política Nacional del Espacio Norteamericana emitida en el 2010.

Con todos estos obstáculos es evidente el esfuerzo que deben hacer grupos enteros de ingenieros y científicos alrededor del mundo, especializados en astrobiología y medicina espacial –entre las muchas disciplinas que están por surgir– para alcanzar el ambicioso objetivo. Pisar, vivir, trabajar en Marte y regresara la Tierra, será definitivamente el siguiente gran paso que dará la humanidad. Esta misión puede justificarse de muchas maneras, pero en mi opinión el gran motor que la impulsa es el entusiasmo por superar el reto de llevar a un ser humano al planeta vecino, pues esta hazaña representa la culminación de muchas áreas científicas y tecnológicas que en algunos casos llevan más de un siglo de avance, como la ingeniería aeronáutica, las telecomunicaciones y la electromecánica.

Programa de medicina espacial en México

La medicina espacial es una disciplina que no tiene más de 55 años de ser reconocida como área de especialidad de las ciencias médicas. Se encarga del estudio de la supervivencia y adaptación de los seres humanos a las condiciones extremas que se presentan en el espacio y de desarrollar medidas para mantener la salud de los astronautas.

A pesar del rezago de esta área en México, la Sociedad Mexicana de Medicina del Espacio y Microgravedad (SoMMEM) celebró su primera reunión en la Universidad Autónoma de San Luis Potosí (UASLP) en agosto del 2015, con el propósito de iniciar un programa encaminado a la preparación de médicos y al desarrollo de proyectos de investigación que compitan con esfuerzos internacionales. Como producto de sus actividades, el año pasado publicó el libro Medicina Espacial con la Academia Nacional de Medicina y la Agencia Espacial Mexicana. Contiene una revisión sobre ciencias espaciales, adaptación fisiológica en el espacio y escenarios especiales en medicina espacial. Hay en el libro propuestas nacionales sobre el estudio de los efectos de la adaptación espacial. El Director General de la Agencia, el Dr. Francisco Javier Mendieta Jiménez, escribe: “…este libro contribuirá de manera importante al posicionamiento de la medicina espacial en el contexto de las disciplinas de la salud en el México moderno como una de las primeras referencias en la temática, que presenta y reconoce los esfuerzos hasta ahora realizados en este campo, y perfila su futuro como un gran habilitador de bienestar y de crecimiento científico y tecnológico para México”.

Referencias

• Dai, M., Mcgarvie, L y Kozlovskaya, I., “Effects of spaceflight on ocularcounterrolling and the spatial orientation of the vestibular system”, Experimental Brain Research, Springer Link, 1994, pp. 45-56.
• Dai, M., Raphan, T., Kozlovskaya, I. y Cohen, B., “Vestibular adaptation on space in monkeys”, Otolaryngology-Head and Neck Surgery, SAGE Publications, Volumen 119, 1998, pp. 65-77. Homo espacialis / CIENCIORAMA
• Oosterhout, W. P. J. Van, Terwindt, G. M. y Vein, A. A., “Space headache on Earth : Head-down-tilted bed rest studies simulating outerspace microgravity”, Cephalalgia, 35(4), 335–343, 2015. doi:10.1177/0333102414536058
• Paloski, W. H.. “Vestibulo spinal adaptation to microgravity”, Otolaryngology-Head and Neck Surgery, SAGE Publications, 1998, pp 39-44.
• Esper, C., Alberto, J., Medrano, P., Padr, L., y Juan, S. Medicina espacial, Academia Nacional de Medicina de México (ANMM), México, 2016.
•  http://www.nationalgeographic.es/ciencia/early-manned-spaceflig
• http://www.smithsonianmag.com/science-nature/becoming-human-the-evolution-ofwalking-upright-13837658/
•  http://www.space.com/19116-astronauts-taller-space-spines.html
•  http://www.popsci.com/why-scott-kelly-grew-two-inches-during-his-year-in-space
•  https://www.nasa.gov/pdf/516064main_ALG_ED_BoneDensity%2012-23-10.pdf
•  http://sommem.mx/que-es.htm

Fuente: Cienciorama